Berichte aus dem INSTITUT FÜR FÖRDERTECHNIK UND LOGISTIK Institutsleiter: Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. K.-H. Wehking UNIVERSITÄT STUTTGART Julian Popp Neuartige Logistikkonzepte für eine flexible Automobilproduktion ohne Band Februar 2018 Neuartige Logistikkonzepte für eine flexible Automobilproduktion ohne Band Von der Fakultät 7: Konstruktions-, Produktions- und Fahrzeugtechnik der Universität Stuttgart zur Erlangung der Würde eines Doktors der Ingenieurwissenschaften (Dr.-Ing.) genehmigte Abhandlung Vorgelegt von Julian Popp aus Grünstadt Hauptberichter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Karl-Heinz Wehking Mitberichter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Thomas Bauernhansl Tag der mündlichen Prüfung: 14. Februar 2018 Institut für Fördertechnik und Logistik der Universität Stuttgart 2018 Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis vii Tabellenverzeichnis x Symbol- und Abkürzungsverzeichnis xi 1 Einleitung 3 1.1 Ausgangssituation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2 Problemstellung und Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.3 ARENA2036 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.4 Ziele der Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.5 Aufbau der Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2 Stand der Technik in der Automobilproduktionslogistik 21 2.1 Heutiger Stand der Montage in der Automobilindustrie . . . . . . . . . . . . . 21 2.1.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.1.2 Band und Takt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.1.3 Verlagerung der Wertschöpfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.1.4 Nacharbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.2 Flexible, wandlungsfähige und wandelbare Systeme . . . . . . . . . . . . . . 31 2.2.1 Flexibilität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.2.2 Wandlungsfähigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.2.3 Wandelbarkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.3 Heutige Logistikkonzepte zur Materialbereitstellung in der Automobilproduktion 35 2.3.1 Logistik und Intralogistik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.3.2 Materialfluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 2.3.3 Materialsteuerung und Verlauf des Informationsflusses . . . . . . . . 42 2.3.4 Routenzugkonzepte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 2.3.5 Crossdocking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 2.4 Förder-, Lager- und Bereitstelltechnik in der Automobillogistik . . . . . . . . . 50 2.4.1 Stetigförderer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 2.4.2 Unstetigförderer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 iv 2.4.3 Förderhilfsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 2.4.4 Lagertechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 2.4.5 Bereitstelltechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 2.4.6 Technisches Materialflusssystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 2.5 Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 3 Neuartige Logistikkonzepte für eine wandelbare Automobilproduktion der Zu- kunft 70 3.1 Modulwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 3.2 Matrixmontage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 3.3 Montage- und Logistik-Groß-FTF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 3.4 Kleine und mittelgroße FTF: KaTe und Doppelkufen . . . . . . . . . . . . . . 75 3.5 Erarbeitung der Konzepte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 3.6 Konzeptbewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 3.6.1 Nutzwertanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 3.6.2 Bewertung in Bezug auf die Wandlungsbefähiger . . . . . . . . . . . . 82 3.6.3 Fazit der Nutzwertanalyse und Bewertung in Bezug auf dieWandlungs- befähiger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 3.7 Detaillierte Vorstellung der ausgewählten, neuartigen Konzepte . . . . . . . . 84 3.7.1 Riegelkonzept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 3.7.2 Einzel-FTF-Konzept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 3.7.3 Warenkorb-Konzept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 3.8 Innovative förder-, lager- und handhabungstechnische Maschinen für die neu- artigen Logistikkonzepte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 3.8.1 Mini-RBG und Riegelgestell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 3.8.2 Unterfahr-FTF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 3.8.3 Einzel-FTF-Gestell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 3.8.4 Warenkorb-Gestell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 3.8.5 Neuartige Ladungsträger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 3.9 Vernetzte Logistik als Steuerungssystem des Materialflusses . . . . . . . . . 99 3.10 Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 4 Untersuchung der neuen Konzepte mit Hilfe von Simulationen 104 4.1 Übersicht der drei Simulationsstudien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 v4.2 Beschreibung der Simulationsszenarien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 4.3 Sondersituation große Bauteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 4.4 Prüfen der möglichen Weiterverwendbarkeit bisheriger Simulationsmodelle . 109 4.5 Grundlagen von Simulationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 4.5.1 Ablauf einer Simulationsstudie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 4.5.2 Modellarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 4.5.3 Phasen einer Simulationsstudie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 4.5.4 Regelkreis der Modellnutzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 4.5.5 Simulationsprogramme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 4.6 Simulationsdaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 4.7 Simulation einer Türenvormontage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 4.7.1 Aufbau des Simulationsmodells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 4.7.2 Konzeptauswahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 4.7.3 Überblick über die vier Bereitstellungsnetzwerke . . . . . . . . . . . . 124 4.7.4 Randbedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 4.7.5 Auftragserstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 4.7.6 Bauteilbenennung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 4.7.7 Simulationsmodell des Montagenetzwerks der Türenvormontage . . . 130 4.7.8 Montageablauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 4.7.9 Beschreibung der Bereitstellnetzwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 4.7.10 Untersuchungsgegenstände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 4.7.11 Durchführung der Simulationsläufe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 4.7.12 Ergebnisse und Auswertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 4.7.13 Simulation von Störfällen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 4.7.14 Durchführung der Störfall-Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 4.7.15 Ergebnisse der Störfall-Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 4.8 Simulation einer Endmontagelinie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 4.8.1 Randbedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 4.8.2 Auftragserstellung, Bauteilbenennung und Konzeptauswahl . . . . . . 153 4.8.3 Untersuchungsgegenstände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 4.8.4 Durchführung der Simulationsläufe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 4.8.5 Ergebnisse und Auswertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 vi 4.9 Simulation einer Montage in Matrixform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 4.9.1 Produktionsmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 4.9.2 Simulationsmodell einer Montage in Matrixlayout . . . . . . . . . . . . 161 4.9.3 Randbedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 4.9.4 Auftragserstellung, Bauteilbenennung und Konzeptauswahl . . . . . . 163 4.9.5 Untersuchungsgegenstände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 4.9.6 Durchführung der Simulationsläufe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 4.9.7 Ergebnisse und Auswertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 4.10 Verifikation und Validierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 4.11 Diskussion der Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 4.12 Fazit der Simulationsstudien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 5 Fazit und Ausblick 171 A Anhang 174 A.1 Tabellen mit KLT-Maßen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 A.2 Weitere Ansicht des Riegelsystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 A.3 Detailbeschreibung Kriterien Nutzwertanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 A.4 Beschreibung der Benutzeroberfläche von Plant Simulation . . . . . . . . . . 178 A.5 Bereitstellungsnetzwerke der Endmontage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 A.6 Konzeptauswahl bei der Simulation der Matrixmontage . . . . . . . . . . . . 181 Literatur 182 vii Abbildungsverzeichnis 1.1 Weltweite PKW-Absatzzahlen in den Jahren 1998, 2010 und 2014 nach Her- steller (eigene Darstellung, basierend auf Daten der OICA) . . . . . . . . . . 4 1.2 Fahrzeugmodelle des Herstellers Audi (eigene Darstellung, basierend auf Da- ten von Audi siehe Audi AG (2016)) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.3 Produktion VW Käfer 1973 (Quelle: Schaack (1973) . . . . . . . . . . . . . . 13 1.4 Fokusbereich der Arbeit (eigene Darstellung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1.5 Aufbau der Arbeit (eigene Darstellung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.1 Zusammenhang der Gewerke in Anlehnung an Ihme (2006), S. 11 und Sille- kens u. a. (2011), S. 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.2 Vormontage am Beispiel der Tür in Rund-, U- bzw. Ovalform in Anlehnung an Richter (2006), S. 191 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.3 Hängebahn zur Rädermontage bei Porsche im Werk in Leipzig (Quelle: Por- sche AG (2016)) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.4 Interieurlinie mit Schubplattformen bei Porsche im Werk in Leipzig (Quelle: Porsche AG (2016)) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.5 Flexibilität und Wandlungsfähigkeit in Anlehnung an Spath (2008), S. 12 . . . 33 2.6 Fest verkettetes Montagewerk (eigene Darstellung) . . . . . . . . . . . . . . 35 2.7 Unternehmenslogistik in Anlehnung an Pfohl (2004) sowie Mathar und Scheu- ring (2012), S. 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 2.8 Materialfluss in der Automobilindustrie in Anlehnung an Boysen u. a. (2015), S. 109 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 2.9 Spannungsfeld der Materialversorgung in Anlehnung an Kampker (2014), S. 246 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 2.10 Bedarfssteuerung in Anlehnung anGroße-Heitmeyer (2004), S. 69 nach Abels (2016), Folie 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 2.11 Verbrauchssteuerung in Anlehnung an Große-Heitmeyer (2004), S. 69 nach Lödding (2001), S. 27 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 2.12 JIS-Prinzip in Anlehnung an VDA-Empfehlung 5010 (2008), S. 13 . . . . . . 45 2.13 Routenzugkonzept (eigene Abbildung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 2.14 Einstufiges Crossdocking in Anlehnung an ten Hompel und Schmidt (2005), S. 71 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 2.15 Routenzug (eigene Aufnahme) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 2.16 Fahrwerksvarianten von FTF (Quelle: VDI 2510 (2005), S. 16 . . . . . . . . . 56 2.17 KLT (Quelle: SSI-Schäfer (2016)) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 2.18 Gitterbox (Quelle: SSI-Schäfer (2017b)) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 viii 2.19 AKL (Quelle: SSI-Schäfer (2014)) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 2.20 Durchlaufregal (Quelle: SSI-Schäfer (2017a)) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 2.21 Warenkorb (Quelle: Daimler (2015)) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 3.1 Modulwerk für die zukünftige Automobilproduktion . . . . . . . . . . . . . . . 71 3.2 Anordnung von Prozessmodulen im Matrixlayout nach Foith-Förster und Bau- ernhansl (2015), S. 389 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 3.3 Montage- und Logistik-Groß-FTF mit Unterboden und Werkern . . . . . . . . 75 3.4 Beispielhafte Materialanlieferung zum Montage- und Logistik-Groß-FTF . . . 76 3.5 Kleine und mittelgroße FTF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 3.6 Zehn Grundkonzepte für die Materialbereitstellung . . . . . . . . . . . . . . . 79 3.7 Riegelkonzept (eigene Darstellung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 3.8 Detailansicht Riegelkonzept (eigene Darstellung) . . . . . . . . . . . . . . . . 88 3.9 Einzel-FTF-Konzept (eigene Darstellung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 3.10 Warenkorb-Konzept (eigene Darstellung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 3.11 Mini-RBG auf FTF und Riegelgestell sowie Unterfahr-FTF (eigene Darstellung) 93 3.12 Zwei Riegelgestelle mit Mini-RBG auf Schienen (eigene Darstellung) . . . . . 94 3.13 Leeres Riegelgestell mit Rollen (eigene Darstellung) . . . . . . . . . . . . . . 95 3.14 Riegelgestell-FTF bzw. Unterfahr-FTF (eigene Darstellung) . . . . . . . . . . 96 3.15 Einzel-FTF-Gestell mit KLT und Unterfahr-FTF (eigene Darstellung) . . . . . 97 3.16 Warenkorb-Gestell mit KLT und Unterfahr-FTF (eigene Darstellung) . . . . . 98 3.17 Konzept für eine vernetzte Logistik mit CPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 4.1 Unterscheidung von Modellen in Bezug auf die Darstellung der Zeit in Anleh- nung an Sommer (2015), S. 67 nach Shannon (1975), S. 7 . . . . . . . . . . 112 4.2 Unterscheidung vonModellen in Bezug auf das Abbildungsmedium nachHaun (2014), S. 42 f. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 4.3 Unterscheidung von Modellen in Bezug auf die Zustandsübergänge in Anleh- nung an VDI 3633 (2013), S. 17 und Elmqvist u. a. (1993), S. 31 . . . . . . . 114 4.4 Vorgehensmodell bei einer Simulation nachRabe u. a. (2008), S. 5 und VDI 3633- 1 (2000), S. 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 4.5 Methodik der Modellnutzung in Anlehnung an Kuhn (1993), S. 1 und Hrdliczka u. a. (1997), S. 3 sowie Sauerbier (1999), S. 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 4.6 Zuordnung von Simulationsebene und Simulationsprogrammen, aktualisiert in Anlehnung an Kuhn (1993), S. 291 ff. Noche (2006), S. 10 und Eley (2012), S. 10 nach Wenzel (2000), S. 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 4.7 Übersicht des Montagenetzwerks im Simulationsmodell der Türenvormontage 123 ix 4.8 Überblick der vier Bereitstellungsnetzwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 4.9 Weglängen in der Türenvormontage mit 14 Stationen (eigene Darstellung) . 128 4.10 Detailansicht Bauteil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 4.11 Übersicht des Montagenetzwerks der Türenvormontage . . . . . . . . . . . . 131 4.12 Bereitstellnetzwerk des Einzel-FTF-Konzepts im Simulationsmodell . . . . . 132 4.13 Detailansicht Bereich B des Einzel-FTF-Konzepts . . . . . . . . . . . . . . . 133 4.14 Detailansicht Bereich A des Einzel-FTF-Konzepts . . . . . . . . . . . . . . . 134 4.15 Bereitstellnetzwerk des Riegelkonzepts im Simulationsmodell . . . . . . . . . 135 4.16 Detailansicht Bereich B des Riegelkonzepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 4.17 Detailansicht Bereich A des Riegelkonzepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 4.18 Flussdiagramm Erstbelieferung Riegelkonzept . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 4.19 Bereitstellnetzwerk des Warenkorb-Konzepts im Simulationsmodell . . . . . . 140 4.20 Detailansicht Bereich B des Warenkorb-Konzepts . . . . . . . . . . . . . . . . 141 4.21 Detailansicht Bereich A des Warenkorb-Konzepts . . . . . . . . . . . . . . . . 142 4.22 Bereitstellnetzwerk des Gitterbox-Konzepts im Simulationsmodell . . . . . . . 143 4.23 Detailansicht Bereich B des Gitterbox-Konzepts . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 4.24 Detailansicht Bereich A des Gitterbox-Konzepts . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 4.25 Belieferte Konzepte je Station bei den Szenarien der Türenvormontage . . . 147 4.26 Weglängen in der Endmontage mit 50 Stationen (eigene Darstellung) . . . . 153 4.27 Belieferte Konzepte je Station bei den Szenarien der Endmontage . . . . . . 155 4.28 Ansicht der Montagepfade in Matrixanordnung . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 4.29 Übersicht des Montagenetzwerks im Simulationsmodell der Matrixmontage . 162 4.30 Belieferte Konzepte je Station bei den Szenarien der Matrixmontage . . . . . 165 A.1 Beladenes Riegelgestell und Unterfahr-FTF (eigene Darstellung) . . . . . . . 175 A.2 Ansicht der Benutzeroberfläche von Plant Simulation (eigene Darstellung) . . 178 A.3 Bereitstellungsnetzwerk des Einzel-FTF-Konzepts im Simulationsmodell der Endmontage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 A.4 Bereitstellungsnetzwerk des Riegelkonzepts im Simulationsmodell der End- montage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 A.5 Bereitstellungsnetzwerk desGitterbox-Konzepts imSimulationsmodell der End- montage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 A.6 Bereitstellungsnetzwerk desWarenkorbkonzepts imSimulationsmodell der End- montage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 xTabellenverzeichnis 1 Nutzwertanalyse der neuartigen Logistikkonzepte, entstanden in der Logistik- arbeitsgruppe in ARENA2036 (detaillierte Erläuterung im Anhang siehe A.3) 81 2 Bezeichnungen der drei bestbewerteten, neuartigen Logistikkonzepte . . . . 82 3 Bewertung der neuartigen Logistikkonzepte in Bezug auf die Wandlungsbefä- higer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 4 Gegenüberstellung der Produktionsmenge zumBeweis der Umsetzbarkeit bei der Simulationsstudie der Türenvor- und Endmontage . . . . . . . . . . . . . 105 5 Gegenüberstellung der Produktionsmenge zumBeweis der Umsetzbarkeit bei der Simulationsstudie der Montage im Matrixlayout . . . . . . . . . . . . . . . 106 6 Untersuchungsszenarien in der Simulationsstudie der Türenvormontage . . . 108 7 Ausschnitt aus der Konzepttabelle der Türenvormontage . . . . . . . . . . . 124 8 Ausschnitt aus der Auftragsliste der Türenvormontage . . . . . . . . . . . . . 129 9 Durchsatz der Türenvormontage auf Basis der Daten (Stand heute) . . . . . 146 10 Auswertung der benötigten Betriebsmittel für den Materialfluss in der Türen- vormontage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 11 Konzepttabelle für die Simulation von Störfällen . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 12 Durchsatz der Endmontage auf Basis der Daten . . . . . . . . . . . . . . . . 154 13 Untersuchungsszenarien in der Simulationsstudie der Endmontage . . . . . . 154 14 Auswertung der benötigten Betriebsmittel für den Materialfluss in der Endmon- tage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 15 Theoretischer Durchsatz der Matrixmontage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 16 Untersuchungsszenarien in der Simulationsstudie der Matrixmontage . . . . 164 17 Auswertung der benötigten Betriebsmittel für den Materialfluss in der Matrix- montage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 18 VDA R-KLT-System (Quelle: VDA4500) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 19 VDA RL-KLT-System (Quelle: VDA4500) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 20 VDA F-KLT-System (Quelle: VDA4500) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 21 Ausgewählte Logistikkonzepte für die Simulation der Matrixmontage . . . . . 181 xi Symbol- und Abkürzungsverzeichnis 1PL First-Party Logistics Provider 2PL Second-Party Logistics Provider 3PL Third-Party Logistics Provider 4PL Fourth-Party Logistics Provider aHRL automatische(s) Hochregallager AKL automatisches Kleinteilelager ARENA2036 Active Research Environment for the Next ge- neration of Automobiles 2036 CASE Computer Aided Software Engineering CKD Completely knocked down CPS cyber-physische Systeme DigitPro Digitaler Prototyp EHB Elektrohängebahn FlexProLog flexible Produktionslogistik ForschFab Forschungsfabrik FTF fahrerloses Transportfahrzeug FTS fahrerlose Transportsysteme HRL Hochregallager IAO Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IFOY International Forklift Truck of the Year IFT Institut für Fördertechnik und Logistik IPA Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung ISO International Organization for Standardizati- on JIRT Just-in-real-time JIS Just-in-sequence JIT Just-in-time KaTe kleine autonome Transporteinheiten Khoch3 Kreativität, Kooperation, Kompetenztransfer KLT Kleinladungsträger LeiFu Intelligenter Leichtbau mit Funktionsintegrati- on LeitFlexPro Leitfaden für flexible Produktionslogistik LLP Lead Logistics Provider MDI Multiple Document Interface xii MKD Medium knocked down OEM Original Equipment Manufacturer PKW Personenkraftwagen PM Prozessmodul PPS Produktionsplanung- und Steuerung PSA Peugeot, Citroën und DS Automobiles RBG Regalbediengerät REFA Verband für Arbeitsgestaltung, Betriebsorga- nisation und Unternehmensentwicklung SKD Semi knocked down SLT Sonderladungsträger TPS Toyota-Produktionssystem UIC Union Internationale des Chemins de Fer ULT Universalladungsträger VDA Verband der Automobilindustrie WMS Warehousemanagementsystem 1Abstract In this work new logistics concepts for automotive production in the premium seg- ment are elaborated, assessed and simulated. In the introduction, today’s challenges in the premium automotive market and their effects on logistics processes are presented. While new production concepts have been brought up recently due to production chal- lenges, the logistics is lacking further development. Therefore new logistics concepts for production environments in the automotive industry are at the focus of this thesis. The development of the new logistics concepts presented in this work used expert interviews and on-site surveys in production plants and logistics warehouses as input. Based on problem analysis and future requirements, the conceptual designing of new logistic concepts for the inbound material flow was undertaken. The results were 10 new concepts that were ranked using utility analysis and versatile analysis. The three top rated concepts, named ”rack-concept”, ”AGV-concept” and ”car-set-concept”, were chosen for further detailing. Before analysing the three new concepts using simulation studies, the necessary operating resources for initial operation are explained. The three concepts were simulated in discrete even simulation by use of a software plant simulation, to show their functionality for production logistics. To enhance the sig- nificance of the simulation, not only real production data was used but three simulation studies (pre-assembly, final assembly and assembly in the matrix layout) were performed. Whereas the first study is simulating the situation in a pre-assembly for doors, the second study has a final assembly line in focus. The third study uses a model of a production in matrix layout. The results of the three simulation studies show that the three new concepts, taking into account the metal box concept for large volume parts, were able to supply the nec- essary material to produce the target number of doors and cars. The proof of feasibility for the concepts is therefore demonstrated by achieving the planned production quantity in the simulation runs. At the same time, the necessary amount of logistics utilities is determined in the simulation runs. 2Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit werden neuartige Logistikkonzepte für die Automobilpro- duktion im Premiumsegment entwickelt und präsentiert. Im Vorfeld werden die Herausfor- derungen der heutigen deutschen Premiumhersteller von Automobilen beleuchtet und in Bezug auf die logistischen Auswirkungen analysiert. Darauf aufbauend werden neuarti- ge Produktionskonzepte erarbeitet, die Ansätze für die Herausforderungen der Premium- hersteller liefern können. Auf Grundlage dieser neuartigen Produktionskonzepte und den Erkenntnissen von Expertenbefragungen und Ist-Aufnahmen in Produktionswerken und Logistikzentren werden im Rahmen dieser Arbeit neue Logistikkonzepte für den Fluß des Produktionsmaterials entwickelt, die zur Lösung der aktuellen Herausforderungen der Premiumhersteller genutzt werden können. Das Ergebnis sind 10 neue Konzepte, die über Nutzwertanalyse und Bewertung in Bezug auf Wandlungsbefähiger in eine Rang- folge gebracht werden. Die drei besten Konzepte werden für die weitere Detaillierung ausgewählt. Dies sind das Riegelkonzept, das Warenkorb- und das Einzel-FTF-Konzept. Bevor in Simulationsstudien eine Untersuchung dieser drei Konzepte stattfindet, werden die für eine Umsetzung der neuartigen Konzepte notwendigen Betriebsmittel präsentiert. Abschließend werden die neuartigen Logistikkonzepte, unter Verwendung von Ori- ginaldaten, in drei Simulationsstudien untersucht und in Bezug auf Ihre Umsetzbarkeit geprüft. Während die erste Studie die Situation in einer Türenvormontage simuliert, hat die zweite Studie eine Endmontage mit Fließband im Fokus. Die dritte Studie nutzt das Modell einer Produktion im Matrixlayout. Der Beweis der Umsetzbarkeit der Konzepte kann in den Simulationsläufen durch das Erreichen der geplanten Produktionsmenge in vier unterschiedlichen Szenarien gezeigt werden. Gleichzeitig wird in den Simulati- onsläufen die jeweils notwendige Anzahl an logistischen Betriebsmitteln bestimmt. Das abschließende Ergebnis der drei Simulationsstudien ist der Beweis für die Funktionalität der neuartigen Konzepte, teilweise unter Verwendung des Gitterbox-Konzepts für groß- volumige Bauteile. 31 Einleitung 1.1 Ausgangssituation Das Produkt Automobil bietet für die Forschung im Bereich der Logistik aufgrund großer Produktionszahlen und hoher Komplexität besondere Herausforderungen. Die Komplexität besteht aus Sicht der Logistik besonders in der großen Zahl an Einzelteilen, ca. 20.000 bis 40.0001 pro Fahrzeug und den unterschiedlichen Materialien, mit ihren jeweils speziellen Anforderungen, aus denen ein Auto heute besteht.2 Gleichzeitig gilt allgemein, insbesonde- re im Bereich der Produktion, die Bestrebung nach möglichst kostengünstiger Logistik3 mit geringen Beständen, der Fachbegriff dafür lautet lean logistics.4 Weiterhin stellt die gesamte Automobilindustrie in Deutschland laut Verband der Automo- bilindustrie (VDA) einen der wichtigsten Wirtschaftszweige dar.5 Besonders deutlich zeigt dies der Blick auf die Umsatzzahlen der einzelnen Wirtschaftsbereiche: Im Jahr 2014 war der Kraftfahrzeugbau mit einem Umsatz von 370 Mrd. Euro der stärkste Wirtschaftszweig der Industriebranche, gefolgt vom Maschinenbau mit 230 Mrd. Euro und der chemisch- pharmazeutischen Industrie mit 190 Milliarden Euro.6 Die Umsatzzahlen stehen auch für eine große Zahl an Beschäftigen in der Automobilindustrie, beispielsweise im Jahr 2015 insgesamt 792.500 Personen.7 Werden auch die Zulieferunternehmen mit in die Rechnung einbezogen, dann sind 1,7 Mio. Arbeitsplätze in Deutschland mit der Automobilindustrie ver- bunden.8 Zusätzlich ist Deutschland Exportweltmeister9 bei der Ausfuhr von Automobilen, im Jahr 2015 mit einer Summe von 190 Mrd. Euro.10 Danach folgen Japan mit 120 Mrd. Euro und die USA mit 110 Mrd. Euro.11 Diese Zahlen verdeutlichen aber auch eine starke Abhängigkeit des deutschen Arbeitsmarkts vom weltweiten Automobilabsatz und somit auch vom Wohlergehen der deutschen Automobilhersteller. An dieser Stelle soll erwähnt werden, dass in der vorliegenden Arbeit nur auf die produzierten Personenkraftwagen (PKW) der Kraftfahrzeughersteller und nicht auf Nutzfahrzeuge oder Krafträder eingegangen wird. 0 Die vollständige Quellenangabe ist jeweils dem Literaturverzeichnis am Ende der Arbeit zu entnehmen. 1 Die Zahlen variieren je nach Auto, liegen im Mittel aber in diesem Bereich, siehe Ihme (2006), S. 10 sowie Kleinhenz u. a. (2006), S. 16 und Klug (2011), S. 60 und Lawrenz (2001), S. 262. 2 Vgl. Mößmer u. a. (2007), S. 14, Diez u. a. (2016), S. 7 sowie Ohno (2009), S. 35. 3 Dörnhöfer präsentiert in zwei Veröffentlichungen ein Kennzahlensystem für die Bewertung von schlanker Lo- gistik im Umfeld der Automobilindustrie: Dörnhöfer und Günthner (2015), S. 710 f. sowie Dörnhöfer (2016). 4 Vgl. Klug (2008), S. 57, 60 und Althoff (2010), S. 80 ff. sowie Günthner und Boppert (2013). 5 Vgl. VDA (2010), S. 18 und Diez u. a. (2016), S. 7 f. 6 Vgl. Statista (2016a) sowie Statista (2016b). 7 Vgl. VDA (2016), S. 15. 8 Vgl. Gehr und Hellingrath (2007), S. VII. 9 Vgl. VDA (2016), S. 42. 10 Vgl. VDA (2016), S. 42. 11 Vgl. eurostat (2017). 4Im Rahmen der Globalisierung haben asiatische Kraftfahrzeughersteller12 ihre Absatzzahlen bei PKWs seit 1998 weltweit ausgebaut, siehe hierzu Abbildung 1.1.13 Besonders deutlich wird die Entwicklung an den Zahlen des Herstellers Hyundai, dessen Absatz von ca. 990.000 Fahrzeugen im Jahr 1998 auf 7,6 Mio. Fahrzeuge im Jahr 2014 anstieg, während Hersteller wie Ford, Daimler sowie Peugeot, Citroën und DS Automobiles (PSA) kaum Zuwachsraten erzielen konnten.14 0 1,000,000 2,000,000 3,000,000 4,000,000 5,000,000 6,000,000 7,000,000 8,000,000 9,000,000 10,000,000 8, 78 8, 01 8 7, 62 8, 77 9 4, 27 9, 03 0 4, 47 8, 12 3 6, 64 3, 03 0 3, 23 0, 84 2 2, 52 1, 83 3 9, 76 6, 29 3 1, 80 8, 12 5 1998 2010 2014 Abbildung 1.1: Weltweite PKW-Absatzzahlen in den Jahren 1998, 2010 und 2014 nach Hersteller (eigene Darstellung, basierend auf Daten der OICA) Die weltweite Entwicklung der Absatzzahlen der asiatischen KFZ-Hersteller hat sich in ähnli- chem Ausmaß sowohl auf ganz Europa als auch auf Deutschland übertragen.15 Beispielhaft stieg hierzulande der Anteil ausländischer Fahrzeugmarken in Bezug auf die Neuzulassun- gen von 9,7 % im Jahr 1960 auf über 30 % im Jahr 2005 an.16 Die asiatischen Hersteller17 konnten diese höheren Absatzzahlen durch preisgünstige Modelle mit hohem Qualitätsni- 12 Kraftfahrzeughersteller werden häufig auch als Original Equipment Manufacturer (OEM) bezeichnet. (Vgl. Wittek (2013), S. 2) Als OEM sind in diesem Zusammenhang Hersteller aufzufassen, die unter einem Mar- kennamen und mit Gesamtverantwortung Fahrzeuge, bestehend aus selbst gefertigten und fremd bezoge- nen Kompetenten, auf dem Markt anbieten. (Vgl. Grünert (2010), S. 63). 13 Vgl. Diez u. a. (2016), S. 83 und Becker (2006a), S. 11 und 15 f. 14 OICA (1998), OICA (2010) und OICA (2014) 15 Vgl. Becker (2007), S. 16. 16 Vgl. Becker (2007), S. 16. 17 Dabei waren es zuerst die Hersteller aus Japan später auch aus Korea. Interessant in Bezug auf die Anteile der asiatischen Hersteller ist die Tatsache, dass bis zum Jahr 2000 eine Importbeschränkung für japanische Fahrzeuge in die EU bestand, die von den Herstellern durch den Aufbau von eigenen Werken in der EU jedoch umgangen wurde. (Vgl. Becker (2007), S. 16). 5veau18, auf Basis von niedrigeren Lohnkosten und effizienten Produktionsprinzipien19, ver- bunden mit einem großen Maß an Grundausstattung ihrer Fahrzeuge, erreichen.20 Als Re- aktion auf diese Entwicklung haben sich bei den Automobilherstellern zwei unterschiedliche Produktstrategien durchgesetzt. Zum einen die Fokussierung auf das Premiumsegment und zum anderen die Fokussierung auf den Volumenmarkt.21 Die Hersteller im Premiumsegment zielen dabei mit ihrer Produktion " build-to-order\22 auf individuell nach Kundenwunsch23 ge- fertigte Fahrzeuge24 ab, die zu einem höheren Preis angeboten werden und damit größere Margen25 ermöglichen.26 Außerdem hebt sich ein Premiumhersteller durch seine Technolo- gien und Qualität sowie häufig durch den Kundenservice von den Konkurrenten ab.27 Die Hersteller im Volumenmarkt hingegen versuchen, sowohl durch effizientere Produktionspro- zesse auf Basis einer niedrigen Zahl von Ausstattungsvarianten, bezeichnet als " build-to- stock\, als auch unter Verwendung von Skaleneffekten28 im Einkauf ihre Fahrzeuge kosten- günstiger zu produzieren.29 Die deutschen Premiumhersteller entschieden sich für die erste Strategie und damit verbun- den für eine immer stärkere Individualisierung und eine weitere Differenzierung des Fahr- zeugspektrums.30 Da besonders im Premiumsegment die Kundenpräferenzen und die Nach- fragesituation entscheidend für die weitere Entwicklung eines Hersteller ist, müssen die deut- schen Hersteller ständig auf Änderungen im Käuferverhalten in Bezug auf Modell- und Aus- stattungswünsche sowie Kaufzeitpunkte reagieren.31 Deshalb konzentrieren sich die Her- steller mit ihren Produktionsstrategien auf build-to-order.32 Die von einem Premiumhersteller gefertigten Fahrzeuge befinden sich im oberen Preissegment und gehören meist zur oberen Mittelklasse bis hin zur Luxusklasse.33 Passend zur Produktfokussierungsstrategie bietet 18 Vgl. Rinza und Boppert (2007), S. 17. 19 Vgl. Rinza und Boppert (2007), S. 17. 20 Vgl. Becker (2007), S. 16 sowie Mößmer u. a. (2007), S. 4. 21 Vgl. Kirstein (2009), S. 13 und Diez (2005), S. 124 ff. 22 Der Begriff build-to-order bezeichnet die Produktion eines Produkts genau nach den Wünschen eines Kun- den. (Vgl. Parry (2008), S. 35 ff. und Holweg und Pil (2004), S. 11). 23 Der Frage nach Kundenwünschen und der Notwendigkeit einer Vielzahl von Optionen wird beispielsweise in Squire u. a. (2004), S. 460 f. diskutiert. 24 Eine derartige Produktion von individuell gefertigten Massenprodukten wird auch als mass customization bezeichnet. (Vgl. Davis (1988), S. 205 und Volling (2009), S. 10). 25 Laut Güttner und Sommer-Dittrich sowie Diehlmann ist es charakteristisch für einen Premiumhersteller hö- here Gewinnspannen für ein Produkt mit vergleichbaren Funktionen und demnach ähnlichem technischen Gebrauch zu erzielen. (Vgl. Parry (2008), S. 56 und Diehlmann und Häcker (2010), S. 68) Dies führt zu Preisaufschlägen bis ca. 35 % gegenüber vergleichbaren Modellen anderer Hersteller im gleichen Seg- ment. (Vgl. Köth (2010), S. 22). 26 Vgl. Güttner und Sommer-Dittrich (2008), S. 56. 27 Vgl. Diez (2005), S. 127. 28 Skaleneffekte (engl. Economies of Scale) sind Kostensenkungen, die aufgrund von Anstiegen der Produk- tionslose und der Betriebsgrößen entstehen. (Vgl. Rennemann (2007), S. 14) Zunehmende Skalenerträge haben einen überproportionalen Anstieg des Produktionsoutputs in Relation zum Input bzw. Ressourcen- aufwand zur Folge. (Vgl. Söllner (2008), S. 13). 29 Vgl. Rinza und Boppert (2007), S. 17 f. 30 Vgl. Mößmer u. a. (2007), S. 4 und Rennemann (2007), S. 9. 31 Vgl. Götz (2007), S. 17. 32 Vgl. Güttner und Sommer-Dittrich (2008), S. 56 und Kuhn und Hellingrath (2002), S. 163. 33 Vgl. Diehlmann und Häcker (2010), S. 74. 6ein Premiumhersteller grundsätzlich eine hohe Anzahl an Konfigurationsmöglichkeiten an, während ein Volumenhersteller nur eine begrenzte Auswahl an Modellvarianten und Zusatz- ausstattung aufweist.34 Die im Jahr 2007 durch Zahlungsausfälle ausgelöste Finanzkrise übertrug sich ab dem Jahr 2008 auch auf die Realwirtschaft.35 Die Auswirkungen dieser Wirtschaftskrise in der weltwei- ten Automobilindustrie waren Produktionsrückgänge um 10,4 % im Jahr 2009.36 Besonders betroffen war die Automobilproduktion in den USA, die um 52 % von 10,8 Mio. Einheiten im Jahre 2008 auf 5,7Mio. Einheiten im Jahre 2009 einbrach.37 Aber auch die Fahrzeugbranche in Europa hat starke Rückgänge bei den produzierten Einheiten erlebt, teilweise (Spanien, Italien und Schweden) bis zu 35 % zwischen November 2007 und November 2008.38 Dies hat zu einem Umdenken bei den großen Automobilherstellern geführt. Die Etablierung von flexiblen Produktionsnetzwerken mit skalierbaren Montagevorgängen und dazu passende Montagestationen mit hoher Wandlungsfähigkeit39 wurde nun gefordert.40 Die deutschen Automobilhersteller, die besonders häufig Premiumhersteller sind, nament- lich Mercedes-Benz, BMW und Audi, stehen im Fokus dieser Arbeit.41 So wurden im Jahr 2010 80 % der weltweit verkauften Premiumfahrzeuge von deutschen Herstellern produ- ziert.42 Dabei gelten für die deutschen Premiumhersteller folgende Rahmenbedingungen: Um die Produktionsstätten in Deutschland, trotz des höheren Lohnniveaus, verglichen mit osteuropäischen oder asiatischen Ländern, rentabel betreiben zu können, müssen in der Produktion effizientere Prozesse43 zum Einsatz kommen und höhere Auslastungsgrade44 der Mitarbeiter erreicht werden.45 Im Umkehrschluss wird klar, dass ausländische Werke der Premiumhersteller trotz ineffizienter Prozesse, auf Basis der niedrigeren Lohnniveaus, auch noch einige Jahre länger wirtschaftliche Unternehmensergebnisse erzielen können.46 Hiergegen müssen die Premiumhersteller mit Produktionswerken in Deutschland ständig ef- fizientere Prozesse und höhere Auslastungsgrade47 der Mitarbeiter erreichen, um die deut- schen Standorte erhalten zu können.48 34 Vgl. Günthner (2007), S. 68. 35 Vgl. Diez u. a. (2016), S. 16. 36 Vgl. Hofmann u. a. (2011), S. 2 f. sowie OICA (2016) 37 Vgl. Dörmer (2013), S. 8. 38 Vgl. Rémond-Tiedrez (2009), S. 10. 39 Der Begriff Wandlungsfähigkeit bezeichnet die Anpassbarkeit eines Systems außerhalb eines vordefinierten Rahmens, eine detaillierte Definition findet sich in Kapitel 2.2.2 40 Vgl. Pfeiffer (2008), S. 143. 41 Vgl. Becker (2006a), S. 9. 42 Vgl. VDA (2010), S. 20. 43 Vgl. Nof u. a. (2006), S. 55. 44 Die operative Auslastung einer Montagestation ergibt sich anhand der Division des Produktionsvolumens durch die Produktionskapazität. Weitere Angaben zur Berechnung der Auslastung einer Montagelinie finden sich in Roscher (2008), S. 80 f. 45 Vgl. Götz (2007), S. 17 sowie Sinn (2005), S. 5 und Deloitte (2014), S. 13 46 Vgl. Rinza und Boppert (2007), S. 17. 47 Vgl. Nof u. a. (2006), S. 55. 48 Laut Gairing lag im Jahr 2009 die durchschnittliche Auslastung der weltweiten Automobilwerke bei ca. 63 % während jedoch erst ab einem Auslastungsgrad von 75 % wirtschaftlich rentabel produziert werden kann. Vgl. Gairing (2009), S. 75. 7Die zuvor beschriebene Individualisierung der Fahrzeuge der Premiumhersteller hin zu einer build-to-order-Produktionsweise wird in zwei unterschiedlichen Arten umgesetzt, einerseits mit Modellvarianten- und -reihen49 und andererseits mit dem Angebot von unterschiedlichen Ausstattungsoptionen. Als Beispiel für die Umsetzung bei den Fahrzeugmodellen ist in der Abbildung 1.2 dasModellspektrum des Fahrzeugherstellers Audi über den Verlauf der letzten Jahre dargestellt. 0 5 10 15 20 25 30 35 1996 2000 2007 2014 Audi TT Audi R8 Audi Q7 Audi Q5 Audi Q3 Audi A8 Audi A7 Audi A6 Audi A5 Audi A4 Audi A3 Audi A2 Audi A1 Audi 200 Audi 100 Audi 80 5 8 7 12 M od el lv ar ia nt en Jahre Modellreihen Abbildung 1.2: Fahrzeugmodelle des Herstellers Audi (eigene Darstellung, basierend auf Daten von Audi siehe Audi AG (2016)) Während die gesamte Anzahl der Modellvarianten auf der Ordinate abzulesen ist, findet sich die Verteilung für bestimmte Zeitpunkte in den letzten 20 Jahren auf der Abszisse. Die Anga- ben für die Modellreihen sind immer über den Säulen abgedruckt, jede Farbe in einer Säule stellt eine Modellreihe dar. Die Anzahl der Modellreihen (siehe die Zahl über den Jahres- säulen) ist dabei von fünf (Audi 80, Audi 100, A3, A4 und A8) im Jahre 1996 auf 12 (A1, A3, A4, A5, A6, A7, A8, Q3, Q5, Q7, R8, und TT) im Jahre 2014 angestiegen. Gleichzeitig zum Anstieg der Modellreihen hat die Anzahl der Modellvarianten (z. B. A4 Limousine, A4 RS4, A4 allroad, A4 Kombi) zugenommen. Besonders deutlich erkennbar ist der Anstieg der Modellvarianten bei den drei unteren Abschnitten des Säulendiagramms im Jahr 2014, im Vergleich zu den Vorjahren. Die dargestellte Entwicklung findet sich jedoch nicht nur bei Audi sondern auch bei anderen Premiumherstellern.50 Unter dem Dach der BWMGroup mit ihren 49 Eine (Fahrzeug-)Modellreihe ist beispielsweise der VW Golf mit den (Fahrzeug-)Modellvarianten Golf, Golf GTI, Golf R32, Golf Plus, Golf Variant und Golf Cabriolet. (Vgl. Esch u. a. (2013), S. 418 und Ostertag (2008), S. 2). 50 Vgl. Ostertag (2008), S. 2f. und Lawrenz (2001), S. 282. 8Marken BMW, Rolls Royce und Mini konnten beispielsweise schon im Jahr 2007 insgesamt 350 Modellvarianten gezählt werden.51 Verbunden mit dem Anstieg der Modellreihen und Modellvarianten hat auch die Anzahl der Fahrzeugtypen52 zugenommen, da immer neue Nischen besetzt wurden.53 Die zweite Art der Individualisierung wird von den Premiumherstellern über eine große Zahl an Wahlmöglichkeiten vorangetrieben, beispielsweise in Bezug auf die Ausstattungsoptio- nen, verschiedenste technische Systeme und gerade in den letzten Jahren auch Motoran- triebsvarianten.54 Dies hat die Variantenzahlen bzw. Zahl der möglichen Kombinationen bei Premiumautomobilen55 immer weiter erhöht.56 In den letzten Jahren57 kamen die Antriebsva- rianten Hybrid, Elektro und Brennstoffzelle zu den zeitlich schon lange bestehenden Varian- ten der Verbrennungsmotoren hinzu.58 Die Bewegung hin zur Elektromobilität59 inklusive Dis- kussionen bezüglich des Verbots von Neuzulassungen von Verbrennerfahrzeugen in einigen Jahren, beispielsweise in den Niederlanden oder Norwegen60, zwingt die deutschen Premi- umhersteller dazu, mehr Elektrofahrzeuge anzubieten und zu produzieren.61 Getrieben wird diese Bewegung auch durch das rasante Aufstreben der Marke Tesla Motors, die mit ihren ersten Fahrzeugen (Roadster und Model S) besonders auf die Oberklasse im Premiumseg- ment gezielt hat.62 Die Integration der Elektrofahrzeuge in die Produktionsabläufe erfordert zusätzlichen Aufwand bei der Produktionsplanung undMaterialbereitstellung, da die Montag- einhalte bei diesen Fahrzeugen gegenüber Verbrennerfahrzeugen abweichen. Laut Hütten- rauch, Wittek und Boysen wird sich der Trend zu weiteren Ausstattungsoptionen in Zukunft fortsetzen und die Varianten- und Derivatevielfalt weiter erhöhen, da die Automobilhersteller durch die Individualisierungsoptionen versuchen, Kundenwünsche bzw. -anforderungen zu erfüllen.63 In diesem Zusammenhang wird in Bezug auf die hohe Zahl von kundenspezifi- 51 Vgl. MacDuffie u. a. (1996), S. 350 und Günthner (2007), S. 4. 52 Heutzutage kann dabei zwischen neun Fahrzeugtypen (Limousine, Kombi, Kleinbus, Pick-up, SUV, Roads- ter, Coupé, Sportwagen, Cabrio) und sechs Fahrzeugsegmenten (Micro, Mini, Kompakt, Mittelklasse, Pre- mium und Luxus) unterschieden werden. (Vgl. Dannenberg (2005), S. 38) Jeder Hersteller leitet aus seinen Fahrzeugmodellen (z. B. Audi A4) mehrere Derivate (z. B. Kombi, Limousine) ab, die somit den Fahrzeug- typen entsprechen. (Vgl. Hüttenrauch und Baum (2008b), S. 119 ff.). 53 Vgl. Becker (2006a), S. 27. 54 Vgl. Aoki u. a. (2014), S. 373 und Becker (2006a), S. 9. 55 Die hier skizzierten Veränderungen betreffen wie oben erwähnt besonders das Premiumsegment sind je- doch nicht hierauf begrenzt und finden sich auch bei Modellen für den Automobil-Volumenmarkt. Beispiels- weise gab es schon im Jahr 2007, bei Betrachtung aller möglichen Kombinationen, den VW Golf in 1023, den Ford Focus in 1016, den Opel Astra in 1017 und die Mercedes C-Klasse in 227 Varianten. (Vgl. Götz (2007), S. 17 und Röder und Tibken (2006), S. 1011). 56 Vgl. Rennemann (2007), S. 12 und Vgl. Schlott (2005), S. 38. 57 Die zukünftige Entwicklung der neuen Antriebsvarianten ist unklar, aber viele Autoren erwarten signifikante Steigerungsraten für die Zukunft. (Vgl. Wittek (2013), S. 13 sowie Mosquet u. a. (2011), S. 18 ff.). 58 Vgl. Bauernhansl (2014), S. 13. 59 Beispielsweise in China lässt sich der Trend zu Elektrofahrzeugen, mit 206.800 verkauften Fahrzeugen im Jahr 2015, eine Steigerung um 300 % gegenüber dem Vorjahr, besonders deutlich erkennen. (Vgl. VDA (2016), S. 16). 60 Vgl. Sorge (2016). 61 Vgl. Diehlmann und Häcker (2010), S. 8. 62 Vgl. Mangram (2012), S. 306. 63 Vgl. Hüttenrauch und Baum (2008b), S. 120 sowie Wittek (2013), S. 15 und Boysen u. a. (2015), S. 107. 9schen Varianten von der Produktion der Losgröße eins64 gesprochen, was dazu führt, dass die Endmontage als Variantenfließfertigung bezeichnet wird.65 1.2 Problemstellung und Motivation Im ersten Teil der Einleitung wurden die wesentlichen, aktuellen Herausforderungen für die deutschen Premiumhersteller in Bezug auf Produktion und Logistik aufgezeigt. Dabei können fünf Themenbereiche66 identifiziert werden, die ersten vier betreffen externe Anforderungen und der fünfte ist eine interne Herausforderung. Die Clusterung dieser fünf Herausforderun- gen für die Premiumhersteller mit den jeweils darin enthaltenen Detailproblemen ist in dieser Form neu. Sie wurde auf Basis von in der Literatur einzeln beschriebenen Veränderungen und Trends der Automobilproduktion erstellt. Die jeweiligen Literaturangaben sind im Text der folgenden Seiten dieses Unterkapitels eingearbeitet. Dies sind zum einen der Bedarf zur Entwicklung einer build-to-order-Produktionsweise (Losgröße eins). Zum zweiten das Interesse am Angebot von zusätzlichen Fahrzeugmodellen zur Erweiterung des Angebots für die Kunden. Zum dritten entwickelt sich zunehmend ein Bedarf an zusätzlichen Motor- antriebsvarianten (z. B. Elektroantriebe) und als viertes erfordern globale Absatzkrisen bzw. Absatzschwankungen und die Reaktionen darauf eine ausreichende Flexibilität der Produkti- onsabläufe.67 Hinzu kommen, als fünfte und interne Herausforderung, bei allen Premiumher- stellern sehr ausgeprägte Beschränkungen der Produktionsflexibilität der einzelnen Werke. Diese vorhandenen Restriktionen der einzelnen Montagelinien in den Werken führen dazu, dass auf einer Montagelinie jeweils nur ein Fahrzeugmodell gefertigt werden kann. 68 Dies ist der Fall, da montagetechnische Spezialvorgänge, abgestimmt auf wenige Fahrzeugtypen, durchgeführt werden oder besondere Abmessungen der Transporteinrichtungen, beispiels- weise die Abstände der Aufnahmepunkte der Montagebänder, nur auf einzelne Fahrzeugmo- delle anpassbar sind. Dadurch können Produktionsverlagerungen von einem Montageband auf ein anderes oder von einemWerk in ein anderes entweder gar nicht oder nur mir hohem fi- nanziellen und zeitlichen Aufwand umgesetzt werden. Diese Modellbeschränkungen auf den Montagelinien führen, besonders in Krisenzeiten oder bei Absatzschwankungen, zu erheb- lichen betriebswirtschaftlichen Problemen für die Produktionsunternehmen. Wenn plötzlich einige Modelle aufgrund eines günstigen Preises oder gelungenen Designs besonders ge- 64 Die Losgröße eins beschreibt die Produktion von individuellen Produkten, das Produktionslos (Anzahl glei- cher Produkte im Fertigungsablauf) ist hierbei eins. (Vgl. Vogel-Heuser u. a. (2017), S. 77) Übertragen auf Montagelinien ist ein produziertes Fahrzeug anders ausgestattet als das nächste zu produzierende Fahr- zeug. 65 Vgl. Boysen (2007), S. 11. 66 Die fünf Herausforderungen fokussieren sich dabei auf den Bereich der vorliegenden Arbeit und sollen nicht als vollständige Aufzählung angesehen werden. Viel mehr gibt es weit mehr Herausforderungen für die Premiumhersteller in anderen Bereichen und besonders unter Zugrundelegung von anderen Zielrichtungen oder Forschungsinteressen. 67 Vgl. Klug (2011), S. 60. 68 Beispielsweise kann auf der S-Klasse-Montagelinie im Mercedes Benz Werk in Sindelfingen nur die S- Klasse gefertigt werden. Weitere Modelle des gleichen Herstellers, beispielsweise die E-Klasse, müssen auf anderen, eigenen Montagelinien gebaut werden. 10 fragt sind und möglicherweise andere Modelle weniger nachgefragt werden, können diese Nachfrageschwankungen bisher kaum über die Werke verteilt werden. Stattdessen arbeiten dann einige Werke am Maximum ihrer Auslastung und können die Nachfrage möglicherwei- se trotzdem nicht bedienen, während andere Werke mit niedriger Auslastung, ähnlich wie in der Wirtschaftskrise 2009, extrem unwirtschaftlich produzieren.69 Wenn die Nachfrage nach einem Modell die Auslastung der Montagelinie oder des Werks bestimmt, hat dies daher negativen Einfluss auf die Profitabilität der Werke.70 Japanische Automobilwerke unterscheiden sich in dieser Beziehung deutlich von deutschen Werken. So werden in Japan laut einer Untersuchung von Staeblein im Schnitt 3,8 Fahr- zeugmodelle auf einer Montagelinie gefertigt, während es in Deutschland im Schnitt nur 1,6 Fahrzeugmodelle je Montagelinie sind.71 Allerdings wird dieser Durchschnittswert für Deutschland besonders durch den Herstellers BMW verbessert. Dieser stellt in Bezug auf die Produktionsflexibilität eine Ausnahme dar, insbesondere das Werk in Regensburg. Der Hersteller produziert an diesem Standort auf einem Hauptband aktuell acht Fahrzeugmo- dellreihen.72 Eine weitere Ausnahme im nahen Ausland ist das Automobilproduktionswerk in Bratislava in der Slovakei. Dort laufen die Fahrzeuge Touareg von Volkswagen, Q7 von Audi und auf bestimmten Abschnitten auch Cayenne von Porsche über ein Montageband.73 Bei den deutschen Premiumherstellern setzt sich bei den verantwortlichen Produktionspla- nern in letzter Zeit mehr undmehr die Erkenntnis durch, dass effiziente Produktionsumgebun- gen in wechselhaften Märkten nur dann realisierbar sind, wenn unterschiedliche Fahrzeug- typen, idealerweise ohne lange Umbauarbeiten, in mehreren Werken74 und möglicherweise auch auf mehreren Montagelinien eines Automobilherstellers gebaut werden können.75 Dar- aus resultiert eine Notwendigkeit zur Erhöhung der Flexibilität der Produktionssysteme76, um die vorhandenen Produktionskapazitäten jedes einzelnen Werks77 optimal zu nutzen.78 Der Europa-Chef von GM Carl-Peter Forster formulierte in einem Interview im Jahr 2007 sei- ne Bestrebung mit dem Satz: " Wir wollen die Flexibilität zwischen den einzelnen Baureihen 69 Vgl. Holzhauser (2016), S. 85. 70 Vgl. Götz (2007), S. 16 f. 71 Vgl. Staeblein und Aoki (2015), S. 263 und Aoki u. a. (2014), S. 376. 72 Vgl. Kleinhenz u. a. (2006), S. 15 und Regensburg (2016) sowie Mößmer u. a. (2007), S. 11 sowie Vgl. Götz (2007), S. 17. 73 Vgl. Boysen u. a. (2015), S. 108. 74 Zum Beispiel sollen bei Bedarf besonders stark nachgefragte Modell in mehrerenWerken in größerer Stück- zahl produziert werden. 75 Vgl. Götz (2007), S. 17. 76 Vgl. Warnecke (1999), S. 41. 77 Allerdings sind bauliche Veränderungen der bestehenden Werke, sogenannte Brown-Field-Werke, häufig nicht ohne weiteres möglich, da die über Jahre gewachsenen Werke mit der darum angeordneten Infra- struktur und Bebauung physischen Begrenzungen unterliegen. Bei neu zu bauenden Werken (sogenann- ten Green-Field-Werken), können die Hersteller von Anfang an innovative Konzepte für die Logistik zum Einsatz bringen, indem sich beispielsweise Zulieferer direkt auf dem oder rund um das Werksgelände an- siedeln. (Vgl. Alford u. a. (2000), S. 107 und Klug (2010), S. 202) Zur Erläuterung: In der VDI-Richtlinie 5200 werden vier Planungsfälle: Neubauplanung (Green-Field), Umplanung (Brown-Field), Revitalisierung und Rückbauplanung festgelegt. (Vgl. VDI 5200 (2009)). 78 Vgl. Nof u. a. (2006), S. 55. 11 erhöhen und als langfristiges Ziel möglichst jedes Auto in jedem Werk bauen können.\79 Während die Produktionssysteme in der Automobilproduktion der Vergangenheit Logistikkon- zepte für Produktionswerke mit starrem Band (siehe Erklärungen in Kapitel 2.1) entwickelt und passend dazu implementiert haben, müssen, aufgrund der beschriebenen Herausforde- rungen in der Automobilindustrie (Variantenvielfalt, Antriebsvielfalt und Kapazitätsverschie- bungen), nun neue und innovative Montage- und Logistikkonzepte erarbeitet und eingeführt werden, die wandlungsfähige und flexible Produktionsprozesse unterstützen.80 Dementspre- chend übertragen sich auch die insgesamt fünf Herausforderungen der Premiumhersteller auf die Produktionslogistik81 und erfordern Umstellungen in der Materialversorgung. Im Fol- genden werden daher diese fünf Aspekte in Bezug auf die Anforderungen einer Produktions- logistik der Zukunft diskutiert. 1. und 2. Herausforderung: Build-to-order- Produktionssysteme sowie Produktion von zusätzlichen Fahrzeugmodellen Während die beschriebenen, umfangreichen Ergänzungen im Produktangebot durch zusätz- liche Fahrzeugmodelle und Ausstattungsvarianten stattgefunden haben, wurden in der zu- gehörigen Produktionslogistik angepasste Veränderungen82, beispielsweise die Einführung von Supermärkten, Routenzügen, Kanban undWarenkörben, vorgenommen.83 Während Su- permärkte eine Vorab-Kommissionierung in einem vom Montageband mehr oder weniger weit entfernten Bereich erlauben, sind die Routenzüge für den Transport der im Supermarkt zusammengestellten Ladungsträger zum Verbauort verantwortlich.84 Warenkörbe sind Ge- stelle mit darauf befindlichen, speziell für ein Fahrzeug zusammengestellten, Montagetei- len. Diese Gestelle folgen am Montageband dem aufzubauenden Fahrzeug mehrere Sta- tionen, damit die Montagemitarbeiter jeweils die zugeordneten Teile für das Fahrzeug aus demWarenkorb entnehmen und verbauen können. Porsche nutzt das Prinzip der Materialbe- reitstellung per Warenkorb in seinem Werk in Zuffenhausen sehr erfolgreich, um auf einem Montageband 16 unterschiedliche Motoren zu fertigen.85 Jeder Motor mit seinen notwen- digen Montageteilen wird im Supermarkt vorkommissioniert86 und dann unter Verwendung des kommissionierten Warenkorbs für den genauen Motor auf der Montagelinie zusammen- gebaut. Detaillierte Erklärungen dieser Logistikobjekte und der zugehörigen förder-, lager- und handhabungstechnischen Maschinen erfolgen in Kapitel 2.3. Für die Zukunft stellt sich 79 Götz (2007), S. 17. 80 Vgl. Mößmer u. a. (2007), S. 12. 81 Da sich diese Arbeit mit Logistikvorgängen in der Automobilproduktion beschäftigt, wird Produktionslogistik als Synonym zu Automobilproduktionslogistik verwendet. Automobilproduktionslogistik bezeichnet den Vor- gang der Materialversorgung von Montagestationen in einem Automobilwerk. Eine detaillierte Erläuterung inklusive Abgrenzung findet sich in Kapitel 2.3.1. 82 Vgl. Krog und Statkevich (2008), S. 188 sowie Göpfert u. a. (2013), S. 90. 83 Vgl. Klug (2011), S. 60. 84 Vgl. Scheel und Chilian (2007), S. 308 und Battini u. a. (2012), S. 212. 85 Vgl. Interne Porsche-Präsentation aus dem Jahr 2008 die dem IFT vorliegt. 86 Vorkommissionierung bedeutet, dass für die Bereitstellung von Baugruppen am Montage- oder Verbauort Einzelbauteile vorsortiert werden, damit die Montagezeit und der Platzbedarf des Materials geringer ist. (Vgl. Göpfert und Schulz (2017), S. 391). 12 jedoch die Frage, ob die Automobilhersteller mit ihren aktuellen Systemen den Herausforde- rungen des Variantenanstiegs nachkommen können, wie sie durch aktuelle Bestrebungen hin zur Produktion der Stückzahl eins (build-to-order) zu erwarten sind.87 Gerade bei kurzfristigen Änderungen der Produktionsreihenfolge, beispielsweise aufgrund von Fehlmaterial oder Ablaufverzögerungen, ist wesentlicher Aufwand in der Logistik not- wendig, da schon sequenziertes, also in Produktionsreihenfolge sortiertes, Material für die geänderte Reihenfolge umsortiert werden muss, auch bezeichnet als Resequenzierung.88 Darüber hinaus werden, dank der Variantenvielfalt, für die Materialbereitstellung der benötig- ten Montageteile an den Produktionslinien immer größere Flächen notwendig.89 In einigen Automobilwerken, z. B. bei Audi in Ingolstadt, ist die von der Logistik belegte Werksfläche doppelt so groß wie die Montagefläche.90 Teilweise sind in den Montagehallen mittlerweile bis zu 60 % Logistikfläche und nur die restlichen 40 % stehen als Montagefläche zur Ver- fügung.91 Diese Entwicklung setzt sich weiter fort, indem eine Verlagerung der Kommissio- nierung92 und/oder der Vormontage und Zwischenlagerung hin zu externen Dienstleistern (Kontraktlogistikern) immer weiter zunimmt.93Dies führt jedoch zu einem Anstieg der Logis- tikkosten, der in den letzten Jahren laut BVL-Studie auch zu beobachten ist.94 Aus diesem Grund kann davon gesprochen werden, dass die Logistik sich mit Ihren aktuellen Abläu- fen und Vorgehensweisen mit dem Rücken zur Wand befindet.95 Andere Autoren bewerten die Situation ähnlich und sprechen davon, dass heutige Logistiksysteme die neuen Anfor- derungen hinsichtlich Dynamik und Wandelbarkeit erst ansatzweise erfüllen.96 Ein weiterer Anstieg in der Variantenzahl lässt sich zwar noch in die Systeme implementieren, beispiels- weise durch Auslagerung der Sequenzierung an externe Dienstleister, führen jedoch zu kom- plexeren Prozessen und damit verbunden zu einem weiteren Anstieg der Logistikkosten.97 Folglich werden innovative und flexible Lösungen mit schneller Anpassungsfähigkeit für die Logistik gefordert.98 3. Herausforderung: Trend zu zusätzlichen Antriebsvarianten Zusätzliche Antriebsvarianten beeinflussen die Festlegung der Montageinhalte an den jewei- ligen Stationen. Während ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug an einer Station mit seiner Batterie ausgestattet wird, erhält ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor beispielsweise dort seinen Kraftstofftank. Die Batterie muss im Logistikprozess aufgrund der Explosionsge- 87 Vgl. Hüttenrauch und Baum (2008b), S. 121 sowie Kuhn (2002), S. 1 und 10. 88 Vgl. Boysen u. a. (2015), S. 107 sowie Grinninger (2012), S. 45 f. 89 Vgl. Klug (2010), S. 4. 90 Vgl. Schlott (2005), S. 39. 91 Vgl. Wehking und Popp (2015a), S. 328. 92 Kommissionierung bezeichnet die Zusammenstellung von bestimmten Artikeln aus einem bereitgestellten Sortiment auf Basis von Aufträgen. (Vgl. VDI 3590 (1993), S. 1) 93 Vgl. Arnold (2006b), S. 88. 94 Vgl. Straube und Pfohl (2008), S. 46 und Klug (2011), S. 60. 95 Vgl. Wehking und Popp (2015a), S. 326 sowie Unruh (2014), S. 666. 96 Vgl. Günthner u. a. (2010), S. 349. 97 Vgl. Rennemann (2007), S. 13 und Bauer (2008), S. 260. 98 Vgl. Krog und Statkevich (2008), S. 195 und Günthner (2008), S. 381. 13 fahr in Spezialbehältern transportiert werden, während der leere Kraftstofftank aus Sicht der Logistik ohne besondere Herausforderungen volumenoptimiert gehandhabt werden kann. Folglich müssen zwei unterschiedliche Logistikprozesse stattfinden. 4. Herausforderung: Absatzschwankungen Absatzschwankungen bestimmter Modelle können von den Automobilherstellern in bestimm- ten Maßen (sogenannten Flexibilitätskorridoren, siehe Kapitel 2.2.1) mit geringen Einbußen der Wirtschaftlichkeit bewältigt werden. Basis dafür sind technische und organisatorische Gegebenheiten der Produktionswerke. Kommt es über die Flexibilitätskorridore hinaus zu größeren Nachfrageschwankungen, so fallen zusätzliche Kosten an, die die Wirtschaftlich- keit der Produktion negativ beeinflussen. 5. Herausforderung Flexibilitätsgrenzen der bestehenden Werke Besonders deutlich wird diese Herausforderung beim Blick auf die Wertschöpfungsstruktu- ren in der Automobilindustrie. Die Verwendung von Montagebändern und gleichmäßiger Ar- beitstakte entspricht im Kern immer noch dem arbeitsteiligen Prinzip von Taylor99 und den Überlegungen von Taylor zur Fließbandproduktion.100 Während vor einigen Jahren noch identische Fahrzeuge, siehe beispielsweise der VW Käfer in Abbildung 1.3, ohne Ausstat- tungsoptionen auf dem Montageband hintereinander gefertigt wurden, war die Materialbe- reitstellung leichter handhabbar. Abbildung 1.3: Produktion VW Käfer 1973 (Quelle: Schaack (1973) Das Montagematerial wurde an der jeweiligen Station in Ladungsträgern bereitgestellt und die Montagearbeiter haben das Material nach und nach aus dem Ladungsträger entnommen. Der Ladungsträger wurde also angebrochen und verbraucht, bevor der nächste Ladungsträ- ger mit Material angebrochen wurde. Da in jedes zu produzierende Fahrzeug die gleichen Montageteile verbaut wurden, mussten keine Besonderheiten in Bezug auf die Bereitstellung 99 Vgl. Taylor (1911), S. 48 f. 100 Vgl. Diez u. a. (2016), S. 3 und Buhse (2008), S. 8 und Saurwein (1996), S. 19 und Scholtissek (2004), S. 18 sowie Bullinger u. a. (1993), S. 37. 14 unterschiedlicher Bauteilvarianten beachtet werden. Der Einzug von weiteren Austattungs- optionen der Fahrzeuge hat zu einem erweiterten Aufgabenspektrum in der Montage und der Logistik geführt, da je nach Ausstattung unterschiedliche Bauteile für die Fahrzeuge benö- tigt werden.101 Da über eine feste Verkettung vonWertschöpfungsschritten die Variantenzahl und -flexibilität jedoch begrenzt und vorab ein starrer Rahmen für die Taktzeit aller Montage- stationen und für die Produktionsmenge definiert ist, sind diese Strukturen in Zukunft nicht mehr marktgerecht.102 1.3 ARENA2036 Besondere Bedeutung erlangt die vorliegende Forschung durch das Großprojekt Active Re- search Environment for the Next generation of Automobiles 2036 (ARENA2036) dessen Mis- sion " [...] die Entwicklung einer nachhaltigen Industrie 4.0 und ein Technologiewandel, der individuelle Mobilität mit niedrigem Energieverbrauch realisiert\,103 ist. Dies soll durch wand- lungsfähige Produktionen und funktionsintegrierten Leichtbau erreicht werden.104 Die Idee für das Forschungsprojekt ARENA2036 entstand, unter Federführung des Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), unter anderem in Fol- ge der schwierigen Absatzsituation für Automobile in den Krisenjahren105 2007-2009.106 Wei- tere Anstöße für die Forschungsinhalte der ARENA2036 sind die im Kapitel 1.1 dargestellten Veränderungen in der Produktion hin zur Losgröße eins, neuartige Antriebskonzepte (z. B. Hybrid-, Brennstoffzellen- oder Elektroantrieb) die Gewichtszunahmen der KFZ trotz neu- artiger Materialien und der Anstieg der Ausstattungsvarianten. Das IPA hat sich passende Forschungspartner in Industrie und Forschung gesucht und einen Antrag beim BMBF ge- stellt. Nach Antragsgenehmigung wurde das Forschungsprojekt im Jahr 2013 an der Univer- sität Stuttgart initiiert. Es handelt sich dabei um Projekt, welches als Kooperationsmodell in öffentlich-privater Partnerschaft entstanden ist, um Experten aus Industrie undWissenschaft zusammenzubringen.107 Hierfür wurde auf dem Universitätscampus in Vaihingen zum Ende des Jahres 2016 eine 8.500 m2 große ARENA2036-Versuchshalle in Betrieb genommen. In dieser sollen bis zu 100 Forscher aus Industrie und den beteiligten Firmen täglich zusammen arbeiten und Prototypen real testen sowie Versuche durchführen. Das Projektkonsortium setzt sich aus den Firmen Daimler AG, Robert Bosch GmbH, BASF SE, Faro Europe GmbH & Co. KG, Kuka AG, Festo AG & Co. KG, Artur Bär Maschinenbau GmbH, dem Deutschen Institut für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF), den Fraunhofer-Instituten Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO) und IPA sowie sechs Instituten der Universität 101 Vgl. Kuhn und Hellingrath (2002), S. 163. 102 Vgl. Bauernhansl (2014), S. 21. 103 ARENA2036 (2015), S. 1. 104 Vgl. ARENA2036 (2015), S. 1. 105 Erläuterungen zu dieser Krise in der Automobilindustrie siehe Kapitel 1.2. 106 Ergebnis von Expertengesprächen mit Beteiligten von ARENA2036. 107 Vgl. ARENA2036 (2015), S. 1. 15 Stuttgart und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) zusammen.108 Weitere Partner sollen im Verlauf des Projekts dazukommen. Das gesamte Forschungsprojekt ARENA2036 besteht aus den folgenden vier Forschungs- säulen: • Forschungsfabrik (ForschFab) • Intelligenter Leichtbau mit Funktionsintegration (LeiFu) • Digitaler Prototyp (DigitPro) • Kreativität, Kooperation, Kompetenztransfer (Khoch3) Das Ziel der Forschungssäule ForschFab ist es, die Automobilproduktion der Zukunft ohne Band zu erforschen und gleichzeitig die Flexibilität und die Wandlungsfähigkeit der Produk- tionssysteme zu erhöhen.109 Im Teilprojekt LeiFu werden funktionsintegrierende Module auf Basis von faserverstärkten Kunststoffen erforscht. Im Projekt DigitPro soll die Einführung von großserienfähigen Prozessen für Faserverbundkunststoffe in der Automobilindustrie an- hand eines durchgängigen Datenaustauschformats unterstützt werden. Im vierten Teilprojekt Khoch3 wird die Zusammenarbeit von Forschern und Industrievertretern unterschiedlichs- ter Disziplinen in den Arbeitssitzungen analysiert, um mit neu entwickelten Methoden die Arbeit der Technologieforschung und der Produktentwicklung bestmöglich zu unterstützen. Dazu werden Methoden entwickelt, um die Arbeitsbereiche der Technologieforschung und der Produktentwicklung besser aufeinander abzustimmen.110 Die Produktionsforschung111 und die damit verbundene Forschung im Bereich der Produkti- onslogistik, die in dieser Arbeit behandelt wird, sind in die Säule der ForschFab einzuordnen. Für die Zielerreichung der ForschFab ist der Aufbau wandlungsfähiger Fabrik-, alsoMontage- und Logistikstrukturen im Rahmen der Fahrzeugmontage ein zentraler Faktor.112 Denn wäh- rend bisher eingesetzte Produktionssysteme in der Automobilindustrie, wie in Kapitel 1.2 beschrieben, nur über geringe Möglichkeiten der Wandlungsfähigkeit verfügen, müssen neu- artige Konzepte und Betriebsmittel113 zusätzliche Funktionen bieten, um die Wandlungsfä- higkeit zu erhöhen und die wirtschaftliche Produktion der Losgröße eins zu ermöglichen. Dabei sind die Bestrebungen der Forschungssäule ForschFab jedoch nicht nur das Ablösen der starren Fördertechnik und das Erweitern der identischen Taktzeiten (Automobilprodukti- 108 Vgl. Unruh (2014), S. 668. 109 Vgl. Bauernhansl (2014), S. 21. 110 Vgl. Middendorf u. a. (2016), S. 506 sowie ARENA2036 (2015), S. 1. 111 Produktionsforschung sorgt sowohl für eine Aufrechterhaltung des bisherigen Outputniveaus von Produktio- nen als auch für die Entwicklung von technischen Innovationen für die Weiterentwicklung von Produktionen. (Vgl. Abele und Reinhart (2011), S. VI). 112 Vgl. Steegmüller (2014), S. 116. 113 Für die Einsatzfähigkeit von neuenMontage- und Logistikkonzeptenmüssen beispielsweise auch innovative Roboter für MRK-Anwendungen erforscht werden. Dies ist Teil der Tätigkeiten des Fraunhofer IPA imProjekt ARENA2036. 16 on ohne Band) sondern vielmehr ein neuartiges Schema für die Ablauffolge der im Aufbau befindlichen Fahrzeug durch die Montage. Zusätzlich wurden die im Rahmen dieser Arbeit analysierten fünf Herausforderungen der deutschen Premiumhersteller in Bezug auf die Pro- duktionslogistik (Individualisierung, Modellvielfalt, Absatzschwankungen, Antriebsvarianten und Produktionsbegrenzungen der Montagewerke), siehe Kapitel 1.2, in die Forschung in der ForschFab in ARENA2036 eingebracht, untersucht und darauf aufbauende Lösungsmöglich- keiten für die Logistik der Zukunft entwickelt.114 1.4 Ziele der Arbeit Unter den aktuellen Anforderungen an eine wandelbare und flexible Produktionsweise er- scheint die bisher praktizierte Methode der Automobilmontage mit Band und identischen Arbeitstakten nicht weiter zeitgemäß.115 Die zukünftige Automobilproduktion soll dabei in ei- ner Schachbrett oder Matrixform stattfinden, siehe Details in Kapitel 3.2. Die zugehörigen Logistikkonzepte sind nicht mehr passend für diese Herausforderungen.116 Durch die revo- lutionäre Forderung der ForschFab in ARENA2036 zur Auflösung von identischen Arbeits- takten und zum Ablösen der Montagebänder in der Automobilproduktion ergibt sich eine Forschungsbedarf, um die Lücke zwischen bekannten sowie heutzutage genutzten Logis- tikkonzepten auf der einen Seite und den zukünftigen Anforderungen an die Produktions- logistik, hinsichtlich Wandelbarkeit und Flexibilität, auf der anderen Seite zu schließen.117 Diese Forschungslücke betrifft einerseits die Auswahl geeigneter Produktionsverfahren und andererseits die Entwicklung von neuartigen, effizienten118 Logistikkonzepten.119 Letzteres ist Gegenstand dieser Arbeit und beinhaltet die Berücksichtigung der fünf Herausforderun- gen an die deutschen Premiumhersteller. Das Ziel besteht darin, innovative Logistikansätze zu entwickeln, die den fünf Herausforderungen, siehe Seite 11, gerecht werden. Die Um- setzbarkeit dieser innovativen Konzepte muss anhand von Simulationsstudien untersucht werden. Da bestehende Simulationen für Automobilmontagen mit Band und identischen Ar- beitstakten sowie deren Produktionslogistik nicht weiter nutzbar sind, müssen auch neue Simulationen für die geänderten Produktionsabläufe erstellt werden. Die Entwicklung der neuen Logistikkonzepte120 soll an bestehenden und heute eingesetz- ten Konzepten anknüpfen und das Ziel verfolgen, eine wandlungsfähige und flexible Produk- 114 Das Aufgreifen und Berücksichtigen der fünf Herausforderungen erfolgt in Kapitel 3 im Zusammenhang der Erstellung der neuartigen Logistikkonzepte. 115 Vgl. Wehking und Popp (2015a), S. 326. 116 Vgl. Friedli und Schuh (2012), S. 186. 117 Vgl. Wehking und Popp (2015a), S. 326. 118 Laut Klug ist eine schlanke und somit effiziente Logistik durch hohe Flexibilität und kurze Durchlaufzeiten erreichbar. (Vgl. Klug (2014), S. 51). 119 In Studien von Mößmer, Schedlbauer und Günthner aus dem Jahr 2007 werden solche neuartigen Logis- tikkonzepte gefordert, jedoch keine konkreten Lösungen vorgestellt. (Vgl. Mößmer u. a. (2007), S. 12). 120 An dieser Stelle wird von einer Mehrzahl von Logistikkonzepten gesprochen, da ein einziges Konzept die differenzierenden Materialflussbedarfe der Automobilindustrie (z. B. in Bezug auf Teileabmessungen, Vari- antenzahl oder Reaktionsfähigkeit) voraussichtlich nicht alleine erfüllen kann. 17 tionslogistik zu ermöglichen. Grundsätzlich müssen derartige, innovative Logistikkonzepte den gesamten Materialfluss vom ersten Zulieferer121 eines Montageteils über weitere Zu- lieferer bis hin zum Montagewerk umfassen. Aus diesem Grund werden in Ansätzen auch alle notwendigen, beteiligten Bereiche genannt und bei der Beschreibung der Neugestaltung des Informationsflusses noch weiter detailliert. Aber der Kern dieser Dissertation ist die Ent- wicklung von Konzepten für den Abschnitt der Logistik zwischen Wareneingang bzw. der ersten Ladekante eines PKW-Produktionswerks über zwischengeschaltete Lager bis zum Verbauort an der Montagestation, siehe hierzu Abbildung 1.4.122 Der fokussierte Bereich, dargestellt mit einer gestrichelten Linie in der Abbildung 1.4, kann als Inbound-Logistik123 auf dem Werksgelände bezeichnet werden, ein Teilgebiet der Intralogistik124. Dabei wird im Rahmen dieser Arbeit die nach dem Wareneingang erfolgende (Zwischen-)Lagerung so- wie die Vereinzelung und die Sequenzierung des Produktionsmaterials mit betrachtet. Dies ist wesentlich, da bestehende Konzepte durch früh im Prozess stattfindende Vereinzelung und Sequenzierung, die meist auf Basis von Verdichtungsmaßnahmen des Materialstreifens stattfinden125, Grenzen für die Wandlungsfähigkeit des Materialflusses darstellen.126 Der Materialfluss vom Zulieferer bzw. Logistikdienstleister hin zum Wareneingang wird nicht in die Bearbeitung einbezogen. Zusätzlich zum betrachteten Bereich zwischen Warenein- gang und Verbauort wird die Neugestaltung des Informationsflusses untersucht. Bei diesem Thema wird in der vorliegenden Arbeit auch auf die informationstechnische Anbindung (z. B. Abrufsteuerung von Material) der Zulieferer eingegangen, damit die Anknüpfungspunkte des neuartigen Informationsflusses dieser Produktionslogistik klar verstanden werden können. Kompakt formuliert ist das Ziel der vorliegenden Arbeit, neue Konzepte für eine wandlungs- fähige und flexible Inbound-Produktionslogistik127 für die Automobilindustrie mit einer Pro- duktion ohne Band zu entwickeln, zu bewerten und anhand von Simulationen zu beweisen, dass solche Konzepte umsetzbar sind. Während am Institut für Fördertechnik und Logistik (IFT) im Umfeld von ARENA2036 insge- 121 Bei den Zulieferern können 1st-Tier (Systemintegrator), 2nd-Tier (Modul- und Systemlieferant oder System- spezialist) und 3rd-Tier (Teile- und Komponentenlieferant) unterschieden werden, die je nach Position in der Wertschöpfungskette vorgelagert vom OEM tätig sind. (Vgl. Becker (2006a), S. 164 f. und Lawrenz (2001), S. 285 ff.). 122 Um die neuartigen Logistikkonzepte für den gesamten Materialfluss vom ersten Zulieferer eines Montage- teils über weitere Zulieferer bis hin zum Montagewerk zu untersuchen, wären sehr umfangreiche Detailauf- nahmen notwendig, die den Umfang dieser Arbeit wesentlich übersteigen. 123 Im Rahmen der Inbound-Logistik wird Produktionsmaterial empfangen, gelagert und in die passenden Pro- duktionsbereiche weitergeleitet. (Vgl. Klaus und Krieger (2012), S. 147 und Lai (2009), S. 38) Das Ziel lautet, die Materialbedarfe der Produktion oder Montage zu erfüllen. 124 Eine detaillierte Beschreibung des Begriffs Intralogistik findet sich in Kapitel 2.3.1. 125 Vgl. Klug (2006), S. 190. 126 Vgl. Göpfert u. a. (2013), S. 198. 127 Insgesamt lassen sich laut Klug in der Automobilproduktion drei Bereiche der Logistik unterscheiden, die Inbound-Produktionslogistik, die Inbound-Beschaffungslogistik und Outbound-Logistik. (Vgl. Klug (2011), S. 61 f.). 18 samt fünf Forschungsprojekte128 durchgeführt wurden und werden, konzentriert sich diese Arbeit auf das erste Forschungsprojekt, die Entwicklung und Simulation von neuartigen Kon- zepten für die Inbound-Produktionslogistik von Automobilmontagewerken. Wareneingang/ Ladekante des Werks Montageort/ Bereitstellung - Materialfluss - Vereinzelung - Sequenzierung Fokusbereich der Arbeit Lager Informationsfluss Zulieferer/ Logistik- dienstleister Abbildung 1.4: Fokusbereich der Arbeit (eigene Darstellung) Unter Einbeziehung der fünf Herausforderungen für die Produktionslogistik der Premium- hersteller wird für die neu zu entwickelnden Logistikkonzepte im Rahmen dieser Arbeit die Erfüllung der folgenden drei Thesen gefordert. Diese Thesen zielen darauf ab, Lösungsmög- lichkeiten für die fünf Herausforderungen zu liefern: • These 1: Die innovativen Konzepte ermöglichen flexible Anpassungen (z. B. Verände- rung der Reihenfolge, Anpassungen an der Ausstattungsvarianten, Reaktionen auf Ma- terialengpässe) der Materialbereitstellung bei Änderungen in der Produktionsreihenfol- ge. Diese Reihenfolge wird in der deutschen Automobilindustrie häufig als Perlenkette bezeichnet.129130 • These 2: Die neuen Logistikkonzepte sind wandlungsfähig in Bezug auf die Anordnung der Montagestationen bzw. des Montagelayouts. 128 Dies sind die Projekte flexible Produktionslogistik (FlexProLog), Leitfaden für flexible Produktionslogistik (LeitFlexPro), Montage- und Logistik-Groß-FTF, neuartiger Ladungsträger und Auswahlwerkzeug für die Logistik. 129 Vgl. Weyer (2002), S. 57 und Klug (2006), S. 188. 130 Teilweise wird statt Perlenkette in der Literatur auch von Vorplanung der Fertigungsabfolge gesprochen. (Vgl. Rothlauf (2010), S. 417). Der Begriff beschriebt die aneinandergereihten, zu produzierenden Fahrzeu- ge, die nach dem das Einfrieren, also Festlegen der Montagereihenfolge, in genau dieser Reihenfolge durch die Montage laufen. (Vgl. Klug (2010), S. 391 sowie Klug (2011), S. 66 und Lawrenz (2001), S. 284) Je nach Hersteller erfolgt die finale Festlegung in einem Zeitrahmen zwischen 3 und 14 Tagen vor Montagebeginn der jeweiligen Fahrzeuge, wobei letzte Änderungen ca. 8 Stunden vor Produktionsbeginn erfolgen.131 Die Hersteller versuchen häufig, diese Reihenfolge durch die Gewerke Lackiererei und Endmontage aufrecht zu erhalten. (Vgl. Seidl und Baron (2015), S. 181 und Boysen u. a. (2015), S. 110) Für weitere Details zum Produktionssteuerungskonzept der Perlenkette siehe Weyer (2002). 19 • These 3: Die Sicherstellung des notwendigen Materialflusses zur Montage wird ge- währleistet. Die Erfüllung dieser Thesen soll anhand von Konzeptbewertungen erfolgen und unter Ver- wendung von Simulationsstudien validiert werden. Die Simulationsstudien werden anhand von bestimmten Produktionsszenarien und realen Materialdaten durchgeführt. Die Erfüllung der fünf Herausforderung für die deutschen Premiumhersteller soll schon bei der grundsätz- lichen Konzeption der neuartigen Konzepte berücksichtigt werden. 1.5 Aufbau der Arbeit Die Ziele der Arbeit werden durch folgende Vorgehensweise erreicht, siehe dazu Abbil- dung 1.5: Zu Beginn der Arbeit wird in Kapitel eins (Einleitung) ausgehend von den aktuellen Rahmenbedingungen an die Automobilproduktion und sich daraus ergebenden Herausforde- rungen der Premiumhersteller auf die notwendigen Veränderungen in der Produktionslogis- tik übergeleitet. Weiterhin wird das Forschungsprojekt ARENA2036 beschrieben. In Kapitel zwei (Stand der Technik) wird erst auf die Automobilproduktion im Allgemeinen und dann ausführlich auf den Teilbereich der bisherigen Logistikkonzepte für die Automobilprodukti- on eingegangen. Dies soll dem Leser den Einstieg in die Thematik erleichtern. Ein Teil der Erkenntnisse dieses Abschnitts basiert auf IST-Aufnahmen, verbunden mit einer Schwach- stellenanalyse, die in unterschiedlichen Automobilwerken132 vorgenommen wurden. Dabei werden auch die über die Jahre entwickelten Konzepte Just-in-sequence (JIS)133 und Just- in-time (JIT) betrachtet. Mithilfe der Untersuchung der bestehenden Anlieferungskonzepte für die Automobilproduktion werden in Kapitel drei Verbesserungspotentiale aufgedeckt und darauf aufbauend effizientere, sowie flexiblere Abläufe entwickelt. 132 Dies waren die Produktionswerke von Mercedes-Benz in Raststatt und Sindelfingen und von Audi in Ne- ckarsulm. 133 Erläuterung der Begriffe in Kapitel 2.3.2. 20 Logistikkonzepte Einleitung: Ausgangssituation, Problemstellung, ARENA2036 Ziele und Aufbau der Arbeit (1) Stand der Technik Automobilproduktionslogistik (2) Neuartige Logistikkonzepte für die Automobilproduktion (3) Simulation der neuartigen Logistikkonzepte (4) Fazit und Ausblick (5) Simulationsergebnisse und Diskussion (4.12) Simulation Abbildung 1.5: Aufbau der Arbeit (eigene Darstellung) Anschließend wird die Entwicklung von zehn neuen Anlieferungskonzepten und die Durch- führung einer Präferenzbewertung zur Aufstellung einer Rangfolge der Konzepte beschrie- ben. Danach erfolgt die Vorstellung der notwendigen neuen Konzepte für förder-, lager- und handhabungstechnische Maschinen, die zur Umsetzung der innovativen Anlieferungskon- zepte notwendig sind. Basierend auf den Ergebnissen der Bewertung werden drei finale Konzepte ausgewählt und in Kapitel vier einer simulativen Überprüfung unterzogen. Die ab- schließende Diskussion der Arbeit erfolgt in Kapitel 5. Hier wird auch das Fazit gezogen und ein Forschungsausblick erarbeitet. 21 2 Stand der Technik in der Automobilproduktionslogistik In diesem Kapitel werden die wesentlichen Vorgänge in der heutigen Automobilproduktion beschrieben. Anschließend wird auf die bestehenden Konzepte der Materialversorgung in der Automobilmontage sowie den Informationsfluss, insbesondere für die Abrufsteuerungen, eingegangen. Abschließend erfolgt die Beschreibung der heutigen förder-, lager- und hand- habungstechnischen Maschinen, die für die Materialversorgung eingesetzt wurden und wer- den. 2.1 Heutiger Stand der Montage in der Automobilindustrie Laut Warnecke ist das Ziel der Montage ganz allgemein die Erstellung eines Produkts, wel- ches aus unterschiedlichen Teilen besteht, um danach eine vorgegebene Funktion ausführen zu können134. Der Überblick zu den Vorgängen in der Automobilmontage in diesem Kapitel dient als Grundlage für die Untersuchung der logistischen Abläufe in der Automobilindustrie in Kapitel 2.3. Einzelne Bestandteile der Fertigungsumgebung der Automobilindustrie wer- den in diesem Kapitel besonders ausführlich erläutert, da die im weiteren Verlauf der Arbeit neu entwickelten Logistikkonzepte in Kapitel 3 einen speziellen Bezug hierzu aufweisen. 2.1.1 Grundlagen Grundsätzlich kann ein Automobilwerk135 in folgende Abschnitte, sogenannte Gewerke, un- terteilt werden:136 • Presswerk • Rohbau • Lackiererei • Montage Diese Bereiche werden jetzt der Reihe nach vorgestellt, wobei insbesondere auf logistische Aspekte eingegangen wird. Der Gesamtprozess kann in der Abbildung 2.1 nachvollzogen werden. Der Hauptmaterialfluss des Produkts " Automobil\ ist grün dargestellt, während die Materialzulieferungen zu den Fertigungs- und Montagebereichen mit roten Pfeilen gekenn- zeichnet sind. Die unterschiedlichen Varianten A, B und C (Bereichsgrenzen) werden nach der Erklärung der Gewerke auf Seite 25 erläutert. Im Detail stellt sich der Produktionspro- zess in einem Automobilproduktionswerk auf Basis der Gewerkestruktur folgendermaßen 134 Vgl. Warnecke u. a. (1975). 135 Ihme verwendet den Begriff Automobilfabrik. (Vgl. Ihme (2006), S. 10). 136 Vgl. Borenich u. a. (2014), S. 58 sowie Wittek (2013), S. 24 sowie Ihme (2006), S. 11. 22 dar: Im Presswerk erfolgt die Bearbeitung von Blechteilen. Ausgehend von der Anlieferung des Rohmaterials, meistens in Form von sogenannten Coils137 oder Blechplatten, werden in Pressen mithilfe von Werkzeugen vorgegebene Formen erzeugt. Da der Werkzeugwechsel im Presswerk relativ viel Zeit beansprucht, wird hier meist in sehr großen Produktionslosen gefertigt und es ist dementsprechend ein Pressteilelager oder ein Puffer138 nachgelagert, siehe hierzu auch Abbildung 2.1. Hilfreich ist es, dass die geformten Blechteile aufeinan- der gestapelt relativ wenig Platz im Lagerbereich beanspruchen. Im Rohbau139 werden die vorgeformten Blechteile mit Hilfe von Robotern verbunden. Heutzutage erfolgt die Material- verbindung meist über Punkt- oder Linienschweißen sowie seltener über Kleben oder Nieten. In mehreren Stationen werden dabei mehrere hunderte Einzelteile zu fertigen Rohkarossen verbunden.140 137 Coils sind rollenförmig aufgewickelte Blechstreifen. 138 Puffer sind technische Anlagen, die zwischen unterschiedlichen Bereichen einer Produktion einerseits das im Aufbau befindliche Produkt aufnehmen, um dieses zu speichern, und zweitens das Produkt zu den passenden Zeitpunkten wieder ausgeben können. (Vgl. Bullinger u. a. (1993), S. 62 nach de Jong und Pawellek (1989), S. 23). 139 Auch als Schweißerei oder Karosseriebau bzw. Karosserierohbau bezeichnet. 140 Vgl. Wittek (2013), S. 24. 23 Coil- Lager Pressteile- Lager Karossen- Speicher Presswerk Karosserie- rohbau Auslieferung/ Versand Lackiererei Vo rm on ta ge n Zulieferungen Hauptmaterialfluss Fertigungs- und Montagebereiche Lager/ Puffer Var. A Var. B Var. C Beschaf- fungs Lager Endmontage Werksgrenze: Abbildung 2.1: Zusammenhang der Gewerke in Anlehnung an Ihme (2006), S. 11 und Sillekens u. a. (2011), S. 4 Im Bereich der nachfolgenden Lackiererei wird durch thermische und chemische Oberflä- chenbehandlung eine durch den Kundenwunsch vorbestimmte Lackierung auf die Rohkaros- se aufgebracht. Damit keine Farbunterschiede entstehen, werden die Türen der Fahrzeuge zusammen mit der Karosse lackiert und nach diesem Schritt wieder abmontiert, auch be- kannt als abgeschlagen. Damit die Rüstarbeiten der Farbwechsel in der Lackiererei mög- lichst selten stattfinden müssen, werden gleichfarbige Karossen zu Blöcken zusammenge- fasst und gemeinsam lackiert.141 Im anschließenden Bereich der Montage erfolgt der Zu- sammenbau des Fahrzeugs indem die lackierte Karosse mit allen erforderlichen Bauteilen sowie dem Antrieb ausgestattet wird. Dabei sind die heutigen Montagelinien häufig als Lini- enmontage ausgeführt142 und meist für die Produktion eines Fahrzeugmodells143 konzipiert 141 Vgl. Ihme (2006), S. 11. 142 Vgl. Richter (2006), S. 102. 143 Wie in Kapitel 1.2 erwähnt, werden bei einigen Herstellern auch heute schon auf einer Montagelinie mehrere Fahrzeugmodelle montiert. 24 und gebaut. Die Endmontage, auch als Hauptlinie bezeichnet, kann grob in die drei Bereiche Inneneinbau, Fahrwerksbereich und Fahrzeugfertigstellung unterteilt werden.144 Besonders großvolumige Bauteile wie die Front- und Heckstoßfänger oder die Sitze werden in Standor- ten der Zulieferer in Werksnähe, sogenannten Lieferantenparks145, montiert und als vorge- fertigte Module zum Montageort transportiert und dort am Fahrzeug montiert.146 Zusätzlich zur Hauptlinie werden schon seit langer Zeit Motoren, Getriebe und Achsen sowie seit ca. 20 Jahren, auch Türen sowie Cockpits bzw. Armaturenbretter oder Mittelkonsolen in eigenen Vormontagelinien147 zusammengebaut.148 Dadurch können einerseits die Montagearbeits- plätze ergonomisch sinnvoller gestaltet werden und andererseits sinkt die Werkerdichte an den Montagestationen.149 Die vormontierten Module treffen dann an der Türen- bzw. Cock- pitmontagestation mit dem passenden Fahrzeug zusammen.150 Die Vormontagen151 sind aus Layout- und Platzgründen152 meist als Rund-, U- oder Ovalbänder ausgeführt, siehe Abbildung 2.2.153 Vormontagestation 1 Vormontagestation 3 Tür auf Vormontagegestell Montagemitarbeiter Materialbereitstellung Abbildung 2.2: Vormontage am Beispiel der Tür in Rund-, U- bzw. Ovalform in Anlehnung an Richter (2006), S. 191 144 Vgl. Wittek (2013), S. 24. 145 Vgl. Hessenberger und Krcal (1997), S. 103 und Larsson (2002), S. 769 sowie Larsson (2002), S. 771 ff. 146 Vgl. Bayer u. a. (2003), S. 154 und Klug (2006), S. 188. 147 Die Vormontage wird teilweise auch als Modulmontage bezeichnet. (Vgl. Roscher (2008), S. 19). 148 Vgl. Koch und Gericke (1986), S.181 f. und Ōno (1988), S. 49. 149 Vgl. Koch und Gericke (1986), S. 181. 150 Vgl. Herlyn und Herlyn (2012), S. 37. 151 Die Vormontage der Tür beginnt beispielsweise nach dem Abschlagen vom lackierten Fahrzeug. Ein Vor- montagegestell nimmt dabei sowohl die linke als auch die rechte Tür auf. Anschließend werden Dichtungen, Fensterheber, Scheibe, Schloss, Türsteuergerät, Kabel und Innenverkleidung angebracht. 152 Vgl. Koch, Rueckel u. a. (2003), S. 182. 153 Vgl. Herlyn und Herlyn (2012), S. 38. 25 Wie in der Abbildung 2.1 erkennbar, kann die Werksgrenze an mehreren Stellen gezogen werden, da sowohl das Presswerk als auch die Lackiererei hohe Investitionskosten und spezi- fisches Know-How erfordern.154 Während bei der Variante A ein Werk alle Gewerke umfasst, bezieht sich die Variante B auf Produktionswerke ohne Presswerk. Aufgrund der erwähnten Investitionskosten für ein Presswerk, nutzen die Automobilhersteller Skaleneffekte zur Kos- tenreduktion, indem ein Presswerk mehrere Produktionswerke mit Bauteilen und vorgefer- tigten Baugruppen versorgt. Die Variante C besteht nur aus dem Gewerk Endmontage, es besitzt somit gegenüber der Variante B keinen Rohbau und keine Lackiererei. Dieses Werk bekommt aus einem anderen Werk der Varianten A oder B lackierte oder unlackierte Rohka- rossen bzw. Karosserieteile oder vormontierte Baugruppen. Je nach Umfang und Bearbei- tungsgrad der zugelieferten Teile lassen sich die Verfahren Semi knocked down (SKD)155, Medium knocked down (MKD)156 und Completely knocked down (CKD)157 unterscheiden.158 Durch graue Dreiecke sind in Abbildung 2.1 Lager und Puffer dargestellt. Ihr Zweck ist die Entkopplung159 zwischen den Gewerken für den Fall von Störungen aber auch für die Umset- zung unterschiedlicher Schichtmodelle. Es gibt diese Puffer nicht nur nach dem Presswerk sondern auch zwischen Lackiererei undMontage als sogenannte Entkopplungspuffer.160 Ge- rade für die Bereiche des Automobilwerks, die im Fertigungsprozess nach der Lackiererei folgen, sind diese Puffer sehr wichtig, da einerseits Fahrzeuge gleicher Farben zusammen lackiert werden, um Kosten für die Farbwechsel zu sparen und andererseits da Fahrzeu- ge aus unterschiedlichen Gründen mehrere Prozessdurchläufe161 benötigen.162 Die Puffer, die nach der Lackiererei angeordnet sind, werden häufig als Sortierpuffer163 bezeichnet, da 154 Vgl. Ihme (2006), S. 11. 155 SKD sind teilzerlegte Bausätze eines Fahrzeugs, für die Endmontage an einem Standort. Die Fahrzeuge werden hierbei im Produktionswerk zerlegt, um Importbeschränkungen zu umgehen. (Vgl. Arnold (2006b), S. 82 und Vgl. Klaus und Krieger (2012), S. 516) Bei der SKD-Variante sind die Karosserieteile schon lackiert und komplett ausgestattet, sie müssen also nur noch zusammengebaut werden. (Vgl. Klug (2010), S. 329 und Urban und Stirzel (2006), S. 5 sowie Klippel (1993), S. 149). 156 Bei MKD wird das Fahrzeug in noch mehr Einzelteile als bei SKD zerlegt (häufig zwischen 1.000 und 2.000 Teilepositionen) und inklusive einer lackierten, jedoch nicht ausgestatteten Karosserie versendet. 157 CKD sind komplett zerlegte Bausätze eines Fahrzeugs für die Endmontage. Hintergrund ist, ähnlich wie bei der SKD-Variante, die Umgehung von Importzöllen. (Vgl. Arnold (2006b), S. 82) Das sogenannte CKD-Verfahren findet außerdem häufig im Rahmen von Markteintrittsstrategien Anwendung. Die CKD- Montagesätze stammen von Zulieferern bzw. aus einem Stammwerk mit Presswerk und müssen im End- montagewerk zuerst zusammengeschweißt und lackiert sowie anschließend montiert werden.(Vgl. Klug (2010), S. 329 sowie Urban und Stirzel (2006), S. 5). 158 Vgl. Ihme (2006), S. 11. 159 Entkopplung bezeichnet alle Maßnahmen, die vorhandene Abhängigkeiten zwischen Montagestationen oder Montageschritten bzw. zwischen Mitarbeitern und Maschinen reduzieren oder eliminieren und dadurch den Nutzungsgrad des Montagesystems erhöhen. (Vgl. Freye (1997), S. 50 sowie Bullinger u. a. (1993), S. 23 und 50 ff.). 160 Vgl. Conway u. a. (1988), S. 229, für die Dimensionierung solcher Puffer siehe beispielsweise Zeile (1995), S. 82 ff. und Sunarjo und Meinhardt (2007). 161 Mehrere Läufe durch den Lackierprozess kommen einerseits für spezielle Farben, die nicht in einem Durch- gang aufgetragen werden können, aber auch zum Ausgleichen von Qualitätsproblemen zum Einsatz. (Vgl. Li (2004), S. 90 und Boysen u. a. (2011), S. 276). 162 Vgl. Li (2004), S. 90. 163 Sortierpuffer werden auch Dispositionspuffer genannt und befähigen die Umsetzung der geplanten Pro- duktionsreihenfolge für einen Fertigungsbereich unabhängig von der ausgeführten Auftragsreihenfolge des vorgelagerten Bereichs. (Vgl. Bullinger u. a. (1993), S. 63). 26 aus ihnen heraus die Fahrzeuge in der festgelegten Produktionsreihenfolge entnommen wer- den.164 2.1.2 Band und Takt Bei der getakteten Fließfertigung, auch als Fließmontage oder Taktmontage165 bezeich- net, handelt es sich in der Automobilproduktion166 um ein Produktionssystem mit Fluss- orientierung. Die im Aufbau befindlichen Werkstücke werden mit Hilfe eines kontinuierli- chen Transportsystems in ergonomisch möglichst sinnvoller Lage für den Mitarbeiter von einer Bearbeitungs- oder Montagestation zur darauf folgenden Station bewegt, siehe Abbil- dung 2.3. Diese Vorgehensweise stellt hohe Anforderungen an die Materialbereitstellung, da Fehlteile in sehr kurzer Zeit zu Stillständen des Fließsystems führen können.167 Abbildung 2.3: Hängebahn zur Rädermontage bei Porsche im Werk in Leipzig (Quelle: Porsche AG (2016)) Für den Transport der im Aufbau befindlichen Fahrzeuge durch die Montagestationen der Endmontagelinie finden sich in den Automobilwerken, insbesondere in den Volumenwer- ken, mehrheitlich starre Schubplattformen, Förderbänder, Plattenbandförderer168 oder Hän- gebahnen, siehe Abbildung 2.4.169 164 Vgl. Boysen u. a. (2015), S. 110 und Aoki u. a. (2014), S. 380. 165 Vgl. Zäpfel (1989), S. 186. 166 Die Montagestruktur der Automobilwerke mit einer Mischung aus Automatikstationen und manuellen Mon- tagestationen (auch als teilautomatisiert bezeichnet) ist in die Kategorie Großserienmontage einzuordnen. Abzugrenzen ist hiervon die Kleinserienmontage. (Vgl. Ihme (2006), S. 336) Als Kleinserienmontage oder Kleinserienfertigung wird eine Produktion bezeichnet, wenn die Jahresausbringungsmenge nur wenige 100 Stück beträgt und geringe Wiederholhäufigkeiten vorliegen. (Vgl. Köhler (1997), S. 6 nach Schomburg (1980), S. 70 sowie Böhl (2001), S. 7 f.). 167 Vgl. Zäpfel (1989), S. 187. 168 Beispielsweise in Form von stumpf aneinander stoßenden Platten aus Metall oder Holz, die von einem Kettenförderer bewegt werden. (Vgl. Arnold u. a. (2008), S. 626 und Bruns u. a. (2011), S. U79). 169 Vgl. Bruns u. a. (2011), S. U79 und Linn (2017), S. 103. 27 Abbildung 2.4: Interieurlinie mit Schubplattformen bei Porsche im Werk in Leipzig (Quelle: Porsche AG (2016)) Teilweise existieren auch Montagekonzepte, die fahrerlose Transportsysteme (FTS)170 für den Transport der Automobile verwenden.171 Die dabei zum Einsatz kommenden fahrerlo- sen Transportsysteme (FTF)172 sind in erster Linie als Transportmittel zwischen Montage- schritten zu betrachten und verfügen nur teilweise über Hub- und Senkfunktionen. Zusam- menfassend kann festgestellt werden, dass FTF als Montagefahrzeuge zum aktuellen Zeit- punkt besonders bei Kleinserienfertigungen zum Einsatz kommen. Darüber hinaus ist die Verwendung von Montage-FTF in der Großserienfertigung meist auf die Vormontage einzel- ner Baugruppen (z. B. des Cockpits oder der Türen) beschränkt. Es ist also noch erhebliches Potential für Konzepte und die Nutzung solcher Montage-FTF in der Endmontage vorhanden. Bei der Taktfertigung ist die Bearbeitungszeit an den Montagestationen durch eine gemein- same Taktzeit für das gesamte Band vorgegeben.173 Hierfür wird in der vorliegenden Disser- tation der Begriff identische Arbeitstakte verwendet. Während eine Endmontagelinie in heu- tigen Automobilwerken aus ca. 200 Stationen besteht, liegt diese identische Taktzeit meist zwischen 60 und 100 Sekunden und ist abhängig von den gewählten Ausstattungsoptio- nen der zu montierenden Fahrzeuge.174 Ein Vorteil bei der Taktfertigung ist der Entfall des Koordinierungsaufwands für die Kapazitätsabstimmung jeder einzelnen Montagestation.175 Da unterschiedliche ausgestattete Fahrzeuge jedoch nicht die gleichen Montageinhalte be- sitzen, ergibt sich die Auslastung einer Station über die Mischung aller Fahrzeuge, die die Station durchlaufen.176 Diese Mischung wird als Modell-Mix bezeichnet.177 Die Aufgabe der 170 Erläuterung von FTS siehe Kapitel 2.4.2. 171 Ein Beispiel hierfür ist die Fertigung des Audi R8 in Neckarsulm oder des Porsche 918 Spyder in Zuffen- hausen oder die Produktion des BMW i3 in Leipzig. 172 Zur Erläuterung von FTF siehe Kapitel 2.4.2. 173 Vgl. Boysen u. a. (2007), S. 760. 174 Vgl. MacDuffie u. a. (1996), S. 353 und Boysen u. a. (2015), S. 116 und Grünz (2004), S. 158 sowie Ihme (2006), S. 337 und Aoki u. a. (2014), S. 379. 175 Vgl. Zäpfel (1989), S. 187. 176 Vgl. Rothlauf (2010), S. 471. 177 Vgl. Meyr (2004), S. 451 und Becker (2006b), S. 306. 28 Produktionsprogrammplanung ist es, einen ausgeglichenenModell-Mix zu erreichen, bei wel- chem die Montagestationen aufgrund vieler hintereinander zu montierender Fahrzeuge mit umfassenden Ausstattungsvarianten nicht überlastet bzw. bei vielen Fahrzeugen nacheinan- der mit geringen Ausstattungsvarianten nicht voll ausgelastet ist.178 Der Taktzeitunterschied zwischen einem voll ausgestatteten Fahrzeug und einem gering ausgestatteten Fahrzeug wird als Zeitspreizung bezeichnet.179 Das Ziel der Montageplanung ist es, durch geschickte Planung der Montageinhalte die Taktzeitspreizung so weit möglich zu reduzieren, da dies die geringsten Effizienzeinschnitte mit sich bringt.180 Die Bestimmung der Taktzeit in einem Montagewerk ist umso komplexer, je mehr Varianten gebaut werden.181 Das Ziel ist eine Austaktung bei der die Mitarbeiter mit ihren Montagevor- gängen in Bezug auf Ihre Arbeitszeit möglichst ausgelastet sind.182 Dies geht einher mit der Zuweisung und Sequenzierung der Fahrzeuge auf dieMontagelinie. Vereinfacht ausgedrückt ist durch die Aneinanderreihung eines Fahrzeugs mit vielen Montageinhalten und somit lan- ger Montagezeit183 für eine Station festgelegt, dass die nächsten Fahrzeuge in der Produkti- onsreihenfolge an dieser Station geringere Montageinhalte haben, um über beide Fahrzeuge eine Takteinhaltung gewährleisten zu können. Bezeichnet werden solche Festlegungen als Sequenzierungsregeln oder Modell-Mix-Begrenzungen.184 Wird diese Begrenzung nicht ein- gehalten, folgen durch den Taktausgleichsverlust185 unwirtschaftliche Produktionszustände durch gering ausgelastete Montagemitarbeiter.186 Beispielsweise müssen für die Installati- on eines Navigationsgeräts spezielle Montagevorgänge sowohl im Dach (GPS-Antenne), im Innenraum (Kombi-Instrument, Display) als auch im Radhausbereich (Sensoren) vorgenom- men werden.187 Der Montagemitarbeiter arbeitet dann am ersten Fahrzeug länger als die Taktzeit eigentlich vorgibt und holt dies mit dem zweiten Fahrzeug wieder auf. Die festgeleg- te Montagereihenfolge der Fahrzeuge wird, wie in Kapitel 1.4 beschrieben, als Perlenkette bezeichnet.188 178 Vgl. Meyr (2004), S. 451 und Staeblein und Aoki (2015), S. 261. 179 Vgl. Klug (2010), S. 169. 180 Vgl. Küber u. a. (2016), S. 339. 181 Vgl. Ihme (2006), S. 336. 182 Vgl. Roscher (2008), S. 21. 183 Die Länge der Montagezeit wird durch die auszuführenden Arbeitsinhalte unter Beachtung der Taktzeit festgelegt. (Vgl. Freye (1997), S. 126 und Zäpfel (1989), S. 186). 184 Vgl. Boysen u. a. (2011), S. 276 f. und Kildridge und Wester (1963) 185 Dieser Wert gibt an, wie viel Zeit der Montagemitarbeiter in einem Takt für ein bestimmtes Fahrzeug kei- ne Arbeitstätigkeit ausführt, also Leerzeit hat. Beeinflusst wird der Taktausgleichsverlust durch eine hohe Varianz bei den Fahrzeugen und somit auch bei den Arbeitsvorgängen, die zu einem Mehrbedarf von Mon- tagemitarbeitern oder Stationen führen kann. (Vgl. Roscher (2008), S. 22). 186 Vgl. Roscher (2008), S. 22. 187 Vgl. Herlyn und Herlyn (2012), S. 220. 188 Vgl. Herlyn und Herlyn (2012), S. 220 und Günthner (2008), S. 377 sowie Elkin (2006), S. 26. 29 2.1.3 Verlagerung der Wertschöpfung Während vor einigen Jahrzehnten noch ein Großteil der Wertschöpfung189 in den Automo- bilwerken selbst stattfand, hat dieser Wert seitdem massiv abgenommen.190 Dieser Wan- del ist anhand der Konzentration auf das Kerngeschäft191 zu erklären, die aufgrund des zunehmenden Wettbewerbs durch die Automobilhersteller vollzogen wurde.192 Zusätzlich zum wachsenden Preis- und Zeitdruck auf die Automobilhersteller, steigt die Komplexität der Kundenwünsche und die Forderung nach Innovationen nehmen zu. Dies führt zu ei- nem zunehmenden Entwicklungsaufwand, der jedoch mit kürzeren Entwicklungszeiten und geringeren Kosten umgesetzt werden muss. Um dieser Herausforderung gerecht zu wer- den, waren die Automobilhersteller gezwungen, sich auf bestimmte Aufgaben und Entwick- lungsfelder zu konzentrieren und andere Entwicklungen von Zulieferern193 übernehmen zu lassen, um anschließend nur die fertigen Komponenten zu beziehen.194 Dadurch sank der Eigenfertigungsanteil an den produzierten Fahrzeugen und der Anteil an fremdbezogenen Bauteilen195 nahm zu. Während im Jahr 2003 im Schnitt der Eigenfertigungsanteil196 der Automobilhersteller noch bei 36 % lag, hat sich dieser Wert bis ins Jahr 2015 auf 24 % verringert.197 Der Spitzenreiter ist dabei der Porsche Cayenne mit einem Eigenfertigungs- anteil von nur noch 9 %.198 Lediglich bei innovativen Nischenfahrzeugen, die am Beginn eines neuen Technologielebenszykluses stehen (beispielsweise dem Toyota Prius Hybrid), liegt der Eigenfertigungsanteil des Herstellers bei ca. 70 %.199 Für diese Arbeit ist beson- ders relevant, dass die Reduzierung des Eigenfertigungsanteils zu einem starken Anstieg der außerbetrieblichen Logistik führt.200 189 Vgl. VDA (2008), S. 77. 190 Vgl. Sanz u. a. (2007), S. 5. 191 Als Kerngeschäft ist hierbei die Konstruktion, die Endmontage und der Vertrieb sowie zugehöriger Service von Automobilen anzusehen. (Vgl. Consulting (2004), S. 12 und 18). 192 Vgl. Baum und Delfmann (2010), S. 7 und Sanz u. a. (2007), S. 395 f. und Ostertag (2008), S. 2 sowie Consulting (2004), S. 136. 193 Diese Lieferanten werden dann als Modul- oder Systemlieferanten bezeichnet, wenn sie komplette Systeme oder integrierte Leistungen an den OEM liefern. (Vgl. Lawrenz (2001), S. 283). 194 Vgl. Rennemann (2007), S. 14 f. und Kuhn (2002), S. 10. 195 Der Fremdbezug von Bauteilen kommt, beispielsweise bei der Volkswagen AG dann zum Einsatz, wenn Komponenten oder Montageteile bei einem anderen Unternehmen günstiger, rascher, qualitativ hochwerti- ger oder zuverlässiger herstellt werden können. (Vgl. Göpfert u. a. (2013), S. 162). 196 Statt des Begriffs Eigenfertigungsanteil wird von einigen Autoren das Wort Fertigungstiefe verwendet. (Vgl. Göpfert (2016), S. 181 f.). 197 Vgl. Proff und Proff (2013), S. 142 und Krcal u. a. (2008), S. 10 f. und Scholtissek (2004), S. 28 sowie Ahsen (2006), S. 116. 198 Vgl. Wullenkord u. a. (2005), S. 7 und Brüggemeier (2007), S. 81 nach Scholtissek (2004), S. 1. 199 Vgl. Krcal u. a. (2008), S. 21 f. 200 Vgl. Löffler (2011), S. 39. 30 2.1.4 Nacharbeit In allen Automobilwerken ist die Tätigkeit der Nacharbeit präsent.201 Gründe hierfür sind beispielsweise Qualitäts- oder Mengenprobleme der Zulieferer, Fehler in den logistischen Abläufen und Beschädigungen während der Montage. Nacharbeit ist laut DIN ISO 9000 defi- niert als " Maßnahme an einem fehlerhaften Produkt, damit es die Anforderungen erfüllt\202. Damit kann diese Tätigkeit als ein wiederholtes Ausführen oder die Korrektur von Arbeits- inhalten wegen Nichterfüllung der gesetzten Anforderungen beschrieben werden.203 In der Automobilindustrie kommen diese Tätigkeiten dann zum Einsatz, wenn Produktionsfehler auftreten, Montagematerial fehlt oder dieses mangelhaft ist. Die Fahrzeuge werden entwe- der ausgeschleust204 oder aber häufiger über die Montagelinie fast komplett aufgebaut und anschließend durch speziell geschultes Personal wieder zerlegt, um das fehlende oder man- gelhafte Material auszutauschen.205 Zu beachten ist hierbei, das die benötigte Zeit und die anfallenden Kosten für die Fehlerbehebung in Relation zum Komplettierungsgrad des Fahr- zeugs um den Faktor 10 ansteigen, auch bezeichnet als " Zehnerregel der Fehlerkosten\.206 Die durchschnittliche Nacharbeitszeit pro Fahrzeug zählt zu den wesentlichen Kennzahlen in Bezug auf Produktionseffektivität207. Dies ist nicht ohne Grund, da sie sehr transparent den Produktivitätsgrad der Automobilfertigung im betreffenden Werk darstellt. In heutigen Montagesystemen liegt der Anteil an KFZ die einen Montageprozess ohne Nacharbeit oder Prozesswiederholungen verlassen im Schnitt bei 60 - 70 % und laut einer Untersuchung von Holweg und Pil maximal bei 85%.208 Auch wenn das mittel- bis langfristige Ziel ist, fehlerfreie Prozesse in der Endmontage zu etablieren, sind Montagefehler, Zulieferfehler, Qualitätspro- bleme und Lieferprobleme nie vollständig auszuschließen.209 Ein deutliches Beispiel von hohem zeitlichen Aufwand der Nacharbeit liefert der Kabelsatz: Während die Montage bis zu 360 Minuten betragen kann, beläuft sich die Zeit für den Austausch eines fehlerhaften Kabelsatzes auf ca. 16 Stunden.210 201 Vgl. Töpfer (2007), S. 137. 202 DIN EN ISO 9000 (2005), S. 28. 203 Vgl. Hwang u. a. (2009), S. 188,Müller (2014), S. 14 und Ashford (1989), S. 141. 204 Das Verändern der Perlenkette durch Herausnehmen eines Fahrzeugs aus der Produktionslinie führt zu hohen Aufwänden sowohl für Montage als auch Logistik. (Vgl. Günthner (2008), S. 377) Kritisch ist hierbei besonders die Länge der Nacharbeitszeit, die je nach Fehler kurz oder sehr lang seien kann. (Vgl. Holweg und Pil (2004), S. 40). 205 Vgl. Boysen u. a. (2015), S. 107 und Meißner (2009), S. 64. 206 Vgl. Töpfer (2007), S. 137. 207 Bei Besuchen unterschiedlicher Produktionswerke wurden zwischen 20 und 35 Minuten pro Fahrzeug (im Schnitt) mitgeteilt. Hochgerechnet auf eine Produktionsmenge von 800 Fahrzeugen am Tag ergibt dies eine Nacharbeit von 266 Stunden pro Tag (bei Annahme von 20 Minuten je Fahrzeug). Geht man zur Vereinfa- chung von nur einemMitarbeiter pro Nacharbeitsfahrzeug aus - der reale Wert beträgt eher 1,3 - dann ergibt sich bei 7,5 Stunden Arbeitszeit pro Tag, dass somit ca. 35 Mitarbeiter am Tag mit Nacharbeit beschäftigt sind. 208 Vgl. Meißner (2009), S. 9 und Holweg und Pil (2004), S. 40. 209 Vgl. Klug (2010), S. 90. 210 Vgl. Endres und Wehner (2006), S. 325. 31 2.2 Flexible, wandlungsfähige und wandelbare Systeme Die Begriffe Wandlungsfähigkeit, Wandelbarkeit und Flexibilität sind im Zusammenhang mit sich ändernden Produktionsanlagen sehr wesentlich. Aus diesem Grund werden die Begriffe an dieser Stelle erläutert. In der Literatur findet sich eine Vielzahl von Definitionen für die drei Begriffe.211 2.2.1 Flexibilität Westkämper definiert Flexibilität212 folgendermaßen: " Ein System wird als flexibel bezeich- net, wenn es im Rahmen eines prinzipiell vorgedachten Umfangs von Merkmalen sowie de- ren Ausprägungen an veränderte Gegebenheiten reversibel anpassbar ist.\213 Nach Ple- schak ist Flexibilität " das Vermögen [eines Systems], auf Veränderungen der Ein- und Aus- gangsgrößen sowie der Bedingungen der Produktion im Rahmen definierter Grenzen ohne Verlust an Stabilität und Effektivität reagieren [zu können].\214 Weiterhin beschreibt Bullin- ger, dass bei flexiblen Systemen Anforderungsänderungen ohne Störungen des innerbe- trieblichen Ablaufs rasch umgesetzt werden können.215 Zusammenfassend beschreibt der Begriff Flexibilität216 somit das Potential von Unternehmen und Prozessen auf Änderungen im Rahmen von vordefinierten Bereichen oder Korridoren217 reagieren zu können.218 Damit diese Reaktionen mit geringen Investitionen219 durchgeführt werden können, muss das Unternehmen zusätzliche Ressourcen oder weitere Kapazitäten220 bereithalten. Hierzu zählen beispielsweise besondere Qualifikationen der Mitarbeiter, Schichtmodelle, Arbeits- zeitkonten221 oder freie Produktionskapazitäten von Anlagen und Maschinen sowie zusätzli- che Lagerkapazitäten222. Werden diese Flexibilitätsbereiche oder -korridore von vornherein bei der Auslegung eines Systems festgelegt, so steht ihnen in den nicht genutzten Zeiten nur eine passive Rolle zu.223 Bei Änderungen der Prozesse im Rahmen des Korridors kann meist direkt und ohne aufwändige Umbau- oder Erweiterungsmaßnahmen die Anpassung (z. 211 Siehe beispielsweise Kara und Kayis (2004), S. 466 ff. sowie De Toni und Tonchia (1998), S. 1587 ff. und ElMaraghy (2005), S. 262 f. 212 Abgeleitet aus dem Lateinischen von flexibilis, was biegsam oder geschmeidig bedeutet. (Vgl. Stowasser u. a. (1980)) 213 Vgl. Westkämper u. a. (2000), S. 24. 214 Vgl. Pleschak (1988), S. 56. 215 Vgl. Bullinger u. a. (1993), S. 36. 216 Die Unterteilung in statische und dynamische Flexibilität soll an dieser Stelle nicht betrachtet werden. Infor- mationen hierzu finden sich beispielsweise in: De Toni und Tonchia (1998), S. 1611 ff. 217 Kuhn et al. beschreiben, dass ein System nur dann Flexibilität als Eigenschaft besitzt, wenn keine Verän- derungen der Ressourcenausstattung oder der Struktur vorgenommen werden, um auf die Änderungen zu reagieren. (Vgl. Kuhn u. a. (2011a), S. 180). 218 Vgl. Westkämper u. a. (2000), S. 24 und Wiendahl (2002), S. 127. 219 Vgl. Nyhuis u. a. (2008), S. 87. 220 Vgl. Fleischmann u. a. (2006), S. 199 sowie Wittek (2013), S. 27. 221 Vgl. Sillekens u. a. (2011), S. 4. 222 Vgl. Schneeweiß (1992), S. 142. 223 Vgl. Spath (2008), S. 11. 32 B. höhere Produktionsmenge) kurzfristig umgesetzt werden, siehe Abbildung 2.5.224 Werden jedoch Änderungen notwendig, die nicht mehr im Flexibilitätskorridor liegen, dann müssen eventuell zusätzliche Maßnahmen (dargestellt durch das Fragezeichen in Abbildung 2.5) er- folgen, um den neuen Korridor für die Produktion oder die Dienstleistungen zu erreichen. Als Vision für zukünftige Produktionssysteme werden aktuell sogenannte rekonfigurierbare Produktionssysteme und Maschinen untersucht und entwickelt, deren Kapazität und Funktio- nalität flexibel anpassbar ist.225 Das Ziel dieser Produktionssysteme ist erstens die Reduzie- rung der Vorlaufzeit bei Einführung neuer Systeme oder Optimierung bestehender Systeme und zweitens die rasche Integration von neuartigen Technologien bzw. neuen Funktionen.226 2.2.2 Wandlungsfähigkeit " Ein System wird als wandlungsfähig bezeichnet, wenn es aus sich selbst heraus über ge- zielt einsetzbare Prozess- und Strukturvariabilität sowie Verhaltensvariabilität verfügt. Wand- lungsfähige Systeme sind in der Lage, neben reaktiven Anpassungen auch antizipative Ein- griffe vorzunehmen. Diese Aktivitäten können auf Systemveränderungen wie auch auf Um- feldveränderungen hinwirken.\227 Anhand dieser Definition wird deutlich, dass die Wandlungsfähigkeit eines Systems, im Ver- gleich zur Flexibilität, der Bereich außerhalb der vordefinierten Flexibilitätsbereiche ist, sie- he Abbildung 2.5.228 Kuhn et al. sprechen deshalb in Bezug auf Wandlungsfähigkeit von einer Verschiebung der Flexibilitätsbereiche, wie dies in der Abbildung zu sehen ist.229 Die zentrale Frage lautet dementsprechend: Wie schnell kann das System über die bestehen- den Flexibilitätskorridore hinaus, also den mit einem Fragezeichen dargestellten Bereich in Abbildung 2.5, angepasst werden und welche strukturellen Veränderungen sind dafür not- wendig.230 Damit ein System hohe Wandlungsfähigkeit aufweist, werden Entwicklungs- und Anpassungsfähigkeit benötigt.231 Dabei ist das Ziel die Minimierung des finanziellen und zeit- lichen Umgestaltungsaufwands bei gleichzeitiger Minimierung der Zusatzkosten bzw. der Zusatzinvestitionen.232 Dementsprechend ist für jedes System ein Abwägen zwischen vor- gehaltener Flexibilität und Wandlungsfähigkeit233 notwendig.234 Es bleibt festzuhalten, dass 224 Vgl. Göpfert u. a. (2013), S. 179 sowie Schneeweiß (1992), S. 141. 225 Vgl. Lorenzer (2011). 226 Vgl. ElMaraghy (2005), S. 264. 227 Vgl. Westkämper u. a. (2000), S. 25. 228 Vgl. Wiendahl und Heger (2003), S. 34 f. sowie Heinecker (2006), S. 53. 229 Vgl. Kuhn u. a. (2011a), S. 180. 230 Vgl. Spath (2008), S. 12. 231 Vgl. Schenk und Wirth (2004), S. 495. 232 Vgl. Heinecker (2006), S. 54 f. 233 Ein Beispiel könnte hier die zusätzliche Halterung an einer Werkzeugmaschine sein. Für die normale Pro- duktion und die Schwankungen im Rahmen der Flexibilitätskorridore wird diese Halterung nicht benötigt. Erfolgt jedoch eine große Änderung des Produkts, die zusätzliche Prozesse auf der Werkzeugmaschine erfordern, so können zusätzliche Geräte an der Haltestange befestigt werden. Ohne die Haltestange wäre der Umgestaltungsaufwand wesentlich höher. 234 Vgl. Spath (2008), S. 11. 33 Wandlungsfähigkeit als Faktor wesentlich für den Erfolg eines Unternehmens in einem tur- bulentem Umfeld verantwortlich ist.235 Flexibilität Wandlungsfähigkeit ? Abbildung 2.5: Flexibilität und Wandlungsfähigkeit in Anlehnung an Spath (2008), S. 12 Funktionen zur Erhöhung der Wandlungsfähigkeit werden als Wandlungsbefähiger bezeich- net.236 Dabei können folgende Wandlungsbefähiger unterschieden werden237: • Modularität bezeichnet die Austauschbarkeit von Funktionselementen oder -einheiten (beispielsweise Plug&Produce-Module238) ohne, dass dabei die Funktionen des Ge- samtsystems behindert werden.239 • Universalität ist die Eigenschaft eines Systems differenzierende Anforderungen in Be- zug auf die Technologie oder das Produkt zu erfüllen (beispielsweise Variantenflexibi- lität). • Mobilität beschreibt die Fähigkeit von Objekten zur uneingeschränkten Bewegbarkeit im Raum bzw. in der Fabrik (beispielsweise eine Maschine auf Rädern).240 • Kompatibilität bezeichnet die Eigenschaft von Systemen sich in Bezug auf Material, En- ergie und Informationen zu vernetzen (beispielsweise standardisierte Softwareschnitt- 235 Vgl. Westkämper u. a. (2000), S. 22. 236 Vgl. Scholz-Reiter und Sowade (2011), S. 9. 237 Vgl. Hernández Morales (2003), S. 54 und Wiendahl und Heger (2004), S. 34 und Vgl. Nyhuis u. a. (2007), S. 289 f. und Wiendahl (2005), Folie 5 und Wiendahl u. a. (2007), S. 4 sowie ElMaraghy (2005), S. 269. 238 Plug&Produce-Module sind Produktionsmodule, die direkt nach einem Zusammenschließen funktionieren und Gegenstände produzieren können, ohne die Notwendigkeit einer aufwändigen und zeitintensiven Pro- grammierung zur Abstimmung der Module untereinander. (Vgl. Westkämper (2001), S. 482) Weitere Be- schreibungen inklusive aktueller Ansätze der Forschung hierzu finden sich beispielsweise in Vorderer u. a. (2016). 239 Vgl. Pleschak (1988), S. 56 und Hernández Morales (2003), S. 55. 240 Vgl. Hernández Morales (2003), S. 55. 34 stellen). • Skalierbarkeit beschreibt die Möglichkeiten der Minimierung oder Maximierung eines Systems hinsichtlich Personen, Räumen und technischer Einrichtungen (beispielswei- se flexible Arbeitszeiten). Als Beispiel für die Erfüllung mehrerer Wandlungsbefähiger kann die Mensch-Roboter- Kollaboration angesehen werden. Die Aufgabenteilung zwischen Mensch und Maschine führt zu höherer Skalierbarkeit und Universalität der Anwendung. Während der Montage- mitarbeiter Tätigkeiten übernimmt, die Achtsamkeit, komplexe Bewegungsabläufe oder be- sondere Feinfühligkeit erfordern241, unterstützt der Roboter durch Übernahme monotoner Tätigkeiten wie Schrauben oder Einsetzen von schlecht handhabbaren Bauteilen (beispiels- weise wegen besonderer Geometrie oder eines hohen Gewichts). Bei neuen oder zusätzli- chen Montageumfängen führt der Mitarbeiter den Roboter per Hand. Dies führt zur Erfüllung des Wandlungsbefähigers Universalität. In Bezug auf die Skalierbarkeit kann die Produkti- onsmenge bei der Mensch-Roboter-Kollaboration kurzfristig angepasst werden. Bei Bedarf kann dann der Roboter eine programmierte Montageaufgabe allein erfüllen, benötigt hierfür aber mehr Zeit, das Ergebnis ist eine geringere Produktionsmenge. Werden höhere Mengen benötigt, dann unterstützt der Mitarbeiter den Roboter, da hierdurch die Bearbeitungszeit sinkt. 2.2.3 Wandelbarkeit " Ein System wird als wandelbar bezeichnet, wenn seine räumliche Strukturierung sowie sein Verhaltensspektrum aufgrund einer Anpassung des Umfangs an Merkmale sowie deren Aus- prägungen auch an zunächst unbekannte Gegebenheiten veränderbar ist.\242 Wandelbarkeit kann dementsprechend als die Eigenschaft eines Systems verstanden wer- den, auf unvorhergesehene und ungeplante Ereignisse zu reagieren243 oder bislang unbe- kannte Anforderungen244 erfüllen zu können.245 Im Gegensatz zur Flexibilität, bei der Verän- derungen in bestimmten Korridoren möglich sind, stehen somit bei der Wandelbarkeit eher die unvorhersehbaren Ereignisse im Fokus. Wandelbarkeit kann zusammenfassend auch als Steigerung der Flexibilität bezeichnet werden.246 In der Automobilindustrie finden aktuell häufig in einem Zeitraum von vier bis sechs Jah- ren Modellwechsel statt.247 Dementsprechend werden die Faktoren Flexibilität und Wand- lungsfähigkeit bei der Neugestaltung von Produktionslinien und -anlagen aktuell schon mit 241 Ein Beispiel für eine derartige Tätigkeit wäre das Einclipsen von Kunststoffteilen in der Türenvormontage. 242 Vgl. Westkämper u. a. (2000), S. 24. 243 Vgl. Wilke (2006), S. 21. 244 Vgl. Westkämper u. a. (2000), S. 24. 245 Vgl. Günthner u. a. (2010), S. 330. 246 Vgl. Wilke (2006), S. 20. 247 Vgl. Dannenberg (2005), S. 37 und Gehr und Hellingrath (2007), S. VII sowie Ostertag (2008), S. 2. 35 einbezogen. Jedoch sind die festgelegten Flexibilitätskorridore aus Kostengründen bei der Neuinstallationmeist viel zu gering. Darüber hinaus wird heute noch vielerorts an einer festen Verkettung der Produktionsbereiche und Montagestationen durch Förderbänder und starre Fördereinrichtungen festgehalten. Lediglich die Puffer zwischen den Gewerken248 sorgen für eine Entkopplung. Dies führt dazu, dass sich beim Betrachten heutiger Automobilmonta- gewerke häufig die in Abbildung 2.6 dargestellte feste Verkettung der Bereiche wiederfindet. Presswerk Schweißerei Lackierei Materialstreifen Montageplätze Endmontage Puffer Puffer Materialstreifen Puffer Abbildung 2.6: Fest verkettetes Montagewerk (eigene Darstellung) 2.3 Heutige Logistikkonzepte zur Materialbereitstellung in der Automobilpro- duktion In diesem Kapitel werden die Grundlagen der Produktionslogistik in der Automobilindustrie vorgestellt. Im Rahmen der Ausarbeitung wurden in Automobilwerken und bei Logistikdienst- leistern249 Bestandsaufnahmen250 durchgeführt. Darüber hinaus wurde durch Expertenbe- fragung251 ein möglichst genaues Abbild der Situation in der Automobilproduktionslogistik geschaffen. Während vor 50 Jahren in der Automobilproduktion Fahrzeugmodelle gleicher Farbemit sehr geringen Ausstattungsunterschieden produziert wurden, hat sich die Situation 248 Wie in Kapitel 2.1.1 beschrieben, beispielsweise nach der Lackiererei, wenn gleichfarbige Fahrzeuge nach- einander lackiert werden, jedoch in Bezug auf die Ausstattung in einer anderen Sequenz montiert werden sollen. 249 Für eine ausführliche Definition des Begriffs Logistikdienstleister und der Unterteilung in 1 PL, 2 PL, 3 PL und 4 PL siehe beispielsweise Grünert (2010), S. 71 ff. und 411 f. 250 Die Bestandsaufnahme umfasste die Mercedes-Benz Produktionswerke in Raststatt und Sindelfingen, das Audi-Werk in Neckarsulm sowie Standorte der Zulieferer LGI und BERA in der Umgebung von Sindelfingen. 251 Diese Befragung fand im Rahmen von drei Seminaren statt, die im Oktober 2015 am IFT ausgerichtet wurden. 36 seither verändert. Damals wurde das Material in großen Regalen am Montageband bereit- gestellt. Der Montagemitarbeiter lief an den Regalen entlang und entnahm das passende Material und verbaute es.252 Die Fördertechnik für die zu produzierenden Autos bestand beispielsweise aus Power & Free-Förderanlagen253. Kurze Zeit danach begann der Anstieg der Varianten durch mehr Wahlmöglichkeiten für die Kunden und zusätzliche Modelle der Automobilhersteller.254 Anfangs wurden die zusätzlichen Varianten noch in Regalen an den Montagestationen bereitgestellt. Doch über die Jahre wurde dieses Verfahren immer unwirt- schaftlicher, da immer mehr Varianten bereitzustellen waren. Durch den aus Japan kommen- den Kanban255-Ansatz256 und die Prinzipien JIT und JIS257 wurde die Materialbereitstellung effizienter organisiert und der Montagemitarbeiter von den Logistikvorgängen getrennt.258 Doch Durchlaufregale und verbrauchsgesteuerten Materialabruf259 funktionieren bei sehr va- riantenreichen Materialien nur begrenzt. Dementsprechend werden Montagebänder immer länger260, häufig nur damit mehr Material bereitgestellt werden konnte.261 Vor einigen Jahren waren die Flächenkapazitäten an den Montagebändern derart ausgeschöpft, dass ein neues Konzept, der sogenannte Supermarkt262, Einzug hielt.263 Diese Vorkommissionierbereiche, geführt entweder vom OEM selbst oder von Logistikdienstleistern264, befanden sich vor eini- gen Jahren noch in Randbereichen der Montagehallen. Doch auch hier ist mittlerweile nicht mehr genug Platz vorhanden.265 Aus diesem Grund wurden die Supermärkte in externe Hal- len und Gebäude verlegt.266 Die vorkommissionierte Ware muss dann vom Supermarkt mög- 252 Daimler (2015). 253 Zur Erläuterung von Power & Free-Förderern siehe Kapitel 2.4.1. 254 Vgl. Göpfert u. a. (2013), S. 90. 255 Aus dem Japanischen übersetzt bedeutet " Kanban\ Tafel, Brett oder Beleg. (Vgl. Bichler u. a. (2010), S. 91). 256 Die Idee des Kanban-Ansatzes wird in Kapitel 2.3.3 erläutert. 257 Erläuterung der beiden Begriffe findet sich in Kapitel 2.3.3. 258 Vgl. Boysen u. a. (2015), S. 111 sowie Rahman u. a. (2013), S. 175. 259 Erläuterung des verbrauchsgesteuerten Materialabrufs finden sich in Kapitel 2.3.3. 260 Wobei Kosten von mehr als 8.000 Euro pro Meter Montageband anfallen. (Vgl. Deechongkit und Srinon (2009), S. 2065). 261 Vgl. Deechongkit und Srinon (2009), S. 2065. 262 Der Begriff Supermarkt beschreibt im Zusammenhang mit der Automobilindustrie kleinere Lager- oder Puf- fersysteme, die sich meist auf dem Werksgelände in der Nähe der Montagestationen oder teilweise auch ausgelagert beim Dienstleister oder Zulieferer befinden. (Vgl. Battini u. a. (2012), S. 213) In diesen Su- permärkten sind Materialien in Ladungsträgern für eine Kommissionierung möglichst zugänglich gelagert, teilweise erfolgen in den Supermärkten auch Vormontageumfänge. (Vgl. Emde und Boysen (2012)) Im Ver- gleich zur Materialbereitstellung direkt am Montageort hat dies den Vorteil, dass eine größere Variantenzahl bevorratet und/oder vorkommissioniert und/oder vormontiert werden kann. Im Anschluss an einen Materi- alabruf wird das Material in den Supermärkten kommissioniert und dann zumMontageort transportiert. (Vgl. Hartel (2015), S. 116 und Koether (2012), S. 141) Befindet sich der Supermarkt in der Produktionshalle wird das Material meist durch Routenzüge zum Montageort gebracht. (Vgl. Battini u. a. (2012), S. 209 ff.). 263 Vgl. Emde und Boysen (2012), S. 393. 264 Logistikdienstleister sind beispielsweise Speditionen, Verkehrslogistiker, Lagerlogistiker und Paket- oder Kurierdienste, wobei eine Klassifizierungmeist über die ausgeübte Tätigkeit erfolgt. (Vgl. Mathar und Scheu- ring (2012), S. 20) Dabei lassen sich First-Party Logistics Provider (1PL), Second-Party Logistics Provider (2PL) Third-Party Logistics Provider (3PL) Fourth-Party Logistics Provider (4PL) und Lead Logistics Provider (LLP) unterscheiden, diese werden in der vorliegenden Arbeit jedoch nicht weiter behandelt. Die folgende Quelle bietet weiterführende Beschreibungen dieser Klassen: Mathar und Scheuring (2012), S. 20. 265 Vgl. Battini u. a. (2012), S. 210. 266 Vgl. Günthner und Boppert (2013), S. 297 f. 37 lichst effizient zu den Verbauorten transportiert werden. Während in der Vergangenheit der Gabelstapler267 das häufigste Flurförderfahrzeug für den innerbetrieblichen Materialtrans- port in der Automobilindustrie darstellte, rückt heute der Routenzug, siehe Kapitel 2.3.4, an diese Stelle nach.268 2.3.1 Logistik und Intralogistik Logistik ist laut Jünemann269 " die wissenschaftliche Lehre der Planung, Steuerung und Über- wachung derMaterial-, Personen-, Energie- und Informationsflüsse in Systemen\270. ImRah- men der vorliegenden Arbeit wird insbesondere der Materialfluss, der als " Verkettung aller Vorgänge beim Gewinnen, Be- und Verarbeiten, sowie bei der Verteilung von stofflichen Gütern innerhalb festgelegter Bereiche\271 definiert ist, mit dem Fokus auf die Automobilpro- duktion betrachtet. Die Durchführung des Materialflusses ist Aufgabe der Materialwirtschaft und soll unter Berücksichtigung der 6R-Regel: das " richtige\ Material, zur " richtigen\ Zeit, in der " richtigen\ Menge und " richtigen\ Qualität zum " richtigen\ Ort, zum " richtigen\ (oder besten) Preis zur Verfügung zu stellen, erfolgen.272 Intralogistik ist laut VDMA273 und Bode et al.274 sowie Arnold275 definiert als der Bereich, der die " [...] Organisation, Steuerung, Durchführung und Optimierung des innerbetrieblichen Materialflusses, der Informationsströme sowie desWarenumschlags in Industrie, Handel und öffentlichen Einrichtungen [...]\ umfasst. Dabei steht der Begriff innerbetrieblich nicht nur für die Bereiche innerhalb von Produktionsunternehmen sondern für eine ganze Breite von unterschiedlichen Betrieben276. Die Automobilproduktionslogistik ist eine Art der Unternehmenslogistik.277 Das wirtschaftli- che Ziel der Unternehmenslogistik ist eine derartige Gestaltung des Material- und Waren- flusses, dass die logistische Leistung mit möglichst geringen Kosten erreicht werden kann. Zur Erreichung dieses Ziels sind es die Aufgaben der Unternehmenslogistik einerseits die Bestände und andererseits die Durchlaufzeiten möglichst gering zu halten.278 In der Un- 267 Erläuterung siehe Kapitel 2.4.2. 268 Vgl. Boysen u. a. (2015), S. 114. 269 Demgegenüber lautet die seven-rights-Definition für Logistik nach Plowman: " die Verfügbarkeit des richti- gen Gutes, in der richtigen Menge, im richtigen Zustand, am richtigen Ort, zur richtigen Zeit, für den richtigen Kunden, zu den richtigen Kosten\ (Plowman (1964)) zu erreichen. 270 Vgl. Jünemann (1989), S. 11. 271 Vgl. VDI 3300 (1973). 272 Vgl. Schulte (1996), S. 19. 273 VDMA (2004). 274 Bode und Preuß (2004), S. 423. 275 Arnold (2006a), S. 1. 276 Wie beispielsweise Häfen, Terminals, Distributionszentren, Krankenhäuser oder auch Supermärkte. (Vgl. Bode und Preuß (2004), S. 423). 277 Unternehmenslogistik ist nach Jünemann definiert als " die wissenschaftliche Lehre der Planung, Steuerung und Überwachung der Material-, Personen-, Energie- und Informationsflüsse in Unternehmen.\ (Jünemann (1989), S. 11). 278 Vgl. Zäpfel (1989), S. 93 sowie Warnecke (1999), S. 41. 38 ternehmenslogistik können die in Abbildung 2.7 dargestellten Subsysteme voneinander ab- gegrenzt werden können.279 Die Materialversorgung von Produktionseinheiten mit Roh- und Hilfsstoffen findet im Rahmen der Beschaffungs- und Produktionslogistik statt und kann unter dem Begriff Materiallogistik zusammengefasst werden.280 Davon abgegrenzt erfolgt der Ab- transport von fertigen Produkten im Zuge der Distributionslogistik. Der Güterfluss in die ent- gegengesetzte Richtung wird als Entsorgungslogistik281 beschrieben.282 Der Materialfluss findet vom Beschaffungs- zum Absatzmarkt statt. Darüber hinaus zählt zu den Aufgaben der Logistik die Bereitstellung des Informationsflusses als Verbindung zwischen Absatz- und Be- schaffungsmarkt.283 Übertragen auf die Themenstellung dieser Arbeit ist der Bereich der Produktionslogistik von besonderem Interesse. w w w .u ni -s tu ttg ar t.d e/ ift Materialfluss B es ch af fu ng sl og is tik P ro du kt io ns lo gi st ik D is tri bu tio ns lo gi st ik Unternehmenslogistik Beschaffungs- markt Absatz- markt Informationsfluss Materiallogistik Entsorgungslogistik Abbildung 2.7: Unternehmenslogistik in Anlehnung an Pfohl (2004) sowie Mathar und Scheuring (2012), S. 6 279 Vgl. Schulte (1996), S. 9. 280 Vgl. Ihme (2006), S. 229. 281 Anstatt Entsorgungslogistik wird heutzutage häufig von reverse logistics gesprochen, das gegenüber der Entsorgungslogistik zusätzliche Tätigkeiten, wie beispielsweise die Kontrolle, die Funktionsprüfung, die Be- wertung, die Reinigung und die Zerlegung umfasst. (Vgl. Dekker u. a. (2013), S. 3 ff. und Steven (2015), S. 150 f.). 282 Vgl. Ihme (2006), S. 17 und 359 sowie Pfohl (2010), S. 17. 283 Andere Autoren, beispielsweise Mathar und Scheuring, zählen weiterhin die Ersatzteillogistik, die Instand- haltungslogistik, die Lagerlogistik und die Transportlogistik zur modernen Unternehmenslogistik hinzu. (Vgl. Mathar und Scheuring (2012), S. 10). 39 2.3.2 Materialfluss In dieser Arbeit liegt der Fokus auf dem eingehenden Materialfluss. Der rückwärtsgerichtete Fluss der Förderhilfsmittel, der Leerguttransport, zurück zu den Zulieferern wird nicht explizit betrachtet.284 Der Materialfluss kann für die Automobilproduktionswerke von der Materialpro- duktion beim Zulieferer bis zumMontageort in die Abschnitte Materialabruf, Transportlogistik, Wareneingang, Lagerung, Sequenzierung der Materialien, Transport zum Montageort und Bereitstellung am Montageort unterteilt werden, siehe hierzu Abbildung 2.8. Während Mate- rialabruf und Transportlogistik einen Teil der externen Logistik darstellen, sind die letzten fünf Abschnitte Bestandteile der Intralogistik.285 Der Materialfluss kann dabei auf unterschiedli- chen Transportwegen und unter Nutzung unterschiedlicher Lagerstufen beim Zulieferer oder Logistikdienstleister erfolgen, dies wird ab Kapitel 2.3.3 erläutert.286 Externe Logistik Material- abruf Transport- logistik Waren- eingang Lagerung Sequen- zierung Transport zum Verbauort Bereit- stellung Intralogistik Montageort Materialproduktion Abbildung 2.8: Materialfluss in der Automobilindustrie in Anlehnung an Boysen u. a. (2015), S. 109 Aus der Vogelperspektive durchläuft das Produktionsmaterial in der Unternehmenslogistik vom Zulieferer bis zum Montageort dabei drei wesentliche Prozessabschnitte:287 • Beschaffung • Materialbereitstellung • Zuführung Beschaffungsprozesse finden zwischen dem Warenausgang des Vorlieferanten, teilweise sind dies auch Unternehmensbereiche, und dem Wareneingang des Abnehmers statt.288 Sie stellen ein Teilgebiet der Beschaffungslogistik, siehe hierzu Abbildung 2.7. Da der Fokus dieser Arbeit auf dem Bereich der Intralogistik liegt, wird der Beschaffungsprozess und die zugehörige Klassifizierung von Materialien an dieser Stelle nicht weiter detailliert.289 284 Weiterführende Informationen zum rückwärtsgerichteten Materialfluss finden sich beispielsweise in Boysen u. a. (2015), S. 117. 285 Vgl. Bullinger und Lung (1994), S. 8. 286 Vgl. Nyhuis u. a. (2012), S. 288. 287 Vgl. Nyhuis u. a. (2012), S. 288. 288 Vgl. Lotter und Wiendahl (2006), S. 323. 289 Weiterführende Informationen zu diesem Thema finden sich beispielsweise in Nyhuis u. a. (2012), S. 292 ff. Vahrenkamp und Siepermann (2004), S. 98 und Corsten u. a. (1999), S. 682 ff. 40 An die Beschaffung schließt sich im Prozessablauf die Materialbereitstellung, als Prozess vom Wareneingang bis zur Lagerung am Verbauort, an.290 Der Verband für Arbeitsgestal- tung, Betriebsorganisation und Unternehmensentwicklung (REFA) definiert die Materialbe- reitstellung als " [...] das im Betrieb verfügbare Material für die Verwendung bei der Aufga- bendurchführung in der benötigten Art und Menge termingerecht am Bereitstellungsplatz zur Verfügung zu stellen\291. Das Ziel der Materialbereitstellung ist die Sicherstellung eines hohen Servicegrades bei gleichzeitiger Minimierung der Bestände, um die Kapitalbindungs- und Lagerungskosten gering zu halten.292 Damit dieses Ziel erreicht werden kann, muss für unterschiedliche Produktionsprozesse und Materialien jeweils die optimale Bereitstellungs- strategie ermittelt werden.293 Einer der einflussreichsten Faktoren auf die Lagerdauer ist die Entfernung zwischen Zulieferer und Montagewerk. Kleine Entfernungen führen beispielswei- se in Japan nur zu durchschnittlichen Lagerdauern von sechs Stunden, während es in den USA im Schnitt 15 Stunden und in Europa sogar 48 Stunden sind.294 Weiterhin sind auch die technischen Randbedingungen der Montagestationen und Materialien zu beachten. Dieses Spannungsfeld für die Materialversorgung von Produktionseinheiten zwischen den Interes- sen eines hohen Servicegrades, einer hohen Bereitstellungseffizienz und niedriger Bestände zur Erreichung wirtschaftlicher Vorgänge ist in Abbildung 2.9 dargestellt. Das gleichzeitige Er- reichen aller drei Ziele ist aufgrund des Zielkonflikts in der Praxis unmöglich.295 Dementspre- chend können nur optimale Teillösungen angestrebt werden, wobei Terminverschiebungen und Wartezeiten in der industriellen Praxis eine erhebliche Herausforderung für die Optimie- rung darstellen.296 290 Vgl. Golz (2014), S. 29 und Lotter und Wiendahl (2006), S. 323. 291 Arbeitsstudien REFA e. V. (1974). 292 Vgl. Arnold (2006b), S. 86. 293 Vgl. Kampker (2014), S. 245. 294 Vgl. Holweg und Pil (2005), S. 50. 295 Vgl. Kampker (2014), S. 245 f. 296 Vgl. Köhler (1997), S. 16. 41 Wirtschaftlichkeit Servicegrad Bereitstellungs- effizienz Bestände Abbildung 2.9: Spannungsfeld der Materialversorgung in Anlehnung an Kampker (2014), S. 246 Der Zuführungsprozess findet schließlich zwischen der Lagerung am Verbauort und der end- gültigen Einbau- oder Montageposition, auch als Fügeposition bezeichnet, statt.297 Dem- entsprechend kann ein Zuführsystem als Schnittstelle zwischen intralogistischem Material- fluss und dem aufzubauenden Werkstück angesehen werden.298 Die einzelnen Aufgaben der Zuführung werden in der heutigen Montage meist vomMontagemitarbeiter übernommen. Besondere Beachtung liegt dabei auf einer möglichst ergonomischen Prozessgestaltung für den Montagemitarbeiter. Dadurch lassen sich, ohne gesundheitliche Nachteile, kontinuier- lich hohe Arbeitsleistungen erbringen.299 Teilweise werden aber auch Roboter oder Mani- pulatoren für die Zuführung eingesetzt, die dem Mitarbeiter das Material in der passenden Ausrichtung und Höhe anreichen. Die automatische Zuführung lässt sich in folgende Schritte unterteilen:300 • Zuteilen oder Vereinzeln, • Ordnen, • Positionieren und • Prüfung auf Lage und Anwesenheit. Da dieser Bereich häufig in das Aufgabengebiet der Montagevorbereitung oder Montagepla- nung zählt, wird er in dieser Arbeit nicht weiter detailliert.301 297 Vgl. Nyhuis u. a. (2012), S. 288. 298 Vgl. Hesse (2006), S. 244. 299 Vgl. Sanz u. a. (2007), S. 301 und Landau (2004), S. 3 und 169. 300 Vgl. Hesse (1993), S. 153 und Nyhuis u. a. (2012), S. 288 sowie Lotter und Wiendahl (2006), S. 324. 301 Weiterführende Literatur zur Materialzuführung findet sich beispielsweise in Hesse (2012), S. 210, 247. 42 2.3.3 Materialsteuerung und Verlauf des Informationsflusses In heutigen Supply Chains erfolgt der Informationsfluss durch vorgeschaltete Regelschleifen, die auf Basis der geplanten Produktionsreihenfolge mehr oder weniger detailliert auf Mona- te, Tage und Stunden vorausgeplant sind.302 Dies sorgt für die Bereitstellung der korrekten Bauteile zum passenden Zeitpunkt und ermöglicht die Erstellung von wirtschaftlichen Produk- tionsgrößen bei den Zulieferern. Gleichzeitig sind Änderungen, die nach einem der festgeleg- ten Planungszeitpunkte stattfinden, nur mit sehr hohem Aufwand in die bestehenden Materi- alabrufe einzuplanen. Grundsätzlich kann die Steuerung der Materialbereitstellung und somit der Informationsfluss in die zwei ArtenBedarfssteuerung und Verbrauchssteuerung unter- teilt werden.303 Für die bedarfsgesteuerte Art (siehe Abbildung 2.10) wird, unter Verwendung einer zentralen Fertigungssteuerung und auf Basis des geplanten Produktionsprogramms304 und den daraus abgeleiteten Stücklisten für alle vorgelagerten Arbeitssysteme jeweils ein- zeln festgelegt, wann welche Stückzahlen an Material produziert und bereitgestellt werden müssen.305 Automobilwerk AS AS AS Zentrale Fertigungssteuerung AS L Arbeitssystem Puffer Materialfluss Informationsfluss Bedarfssteuerung L L L Abbildung 2.10: Bedarfssteuerung in Anlehnung an Große-Heitmeyer (2004), S. 69 nach Abels (2016), Folie 7 Bei der verbrauchsgesteuerten Art (siehe Abbildung 2.11) erfolgt derMaterialabruf immer von einem nachgelagerten Arbeitssystem zum vorgelagerten Arbeitssystem. Dazu werden Wie- derbestellpunkte in Form von Materialmengen definiert, bei deren Unterschreiten automa- tisch oder manuell eine Materialbestellung ausgelöst wird.306 Eine zentrale Fertigungssteue- rung ist nicht vorhanden, stattdessen bestimmt die Fertigungssteuerung des Automobilwerks lediglich für das direkt vorgelagerte Arbeitssystem die notwendigen Produktionsmengen und Lieferzeitpunkte. Die Steuerung der anderen, weiter vorgelagerten Arbeitssysteme in Bezug auf die Produktionszahlen und Lieferzeitpunkte erfolgt durch das jeweils nachgelagerte Ar- beitssystem. 302 Vgl. Klug (2006), S. 187. 303 Vgl. Große-Heitmeyer (2004), S. 72. 304 Detaillierte Beschreibungen zur Zusammenstellung des Produktionsprogramms finden sich beispielsweise in Holweg und Pil (2004), S. 23 ff. 305 Vgl. Bullinger und Lung (1994), S. 15 ff. 306 Vgl. Pfohl (2010), S. 189. 43 Auf Basis der Unterschiede zwischen Bedarfs- und Verbrauchssteuerung folgt, dass die be- darfsgesteuerte Materialbereitstellung entweder stückzahlgenau und ohne Restmenge oder gebindeorientiert erfolgt, während die verbrauchsorientierte Materialbereitstellung nur gebin- deorientiert gemäß der Abrufzeiten in ganzen Behältern durchgeführt wird.307 AS L Arbeitssystem Lager Materialfluss Informationsfluss Fertigungssteuerung AS AS AS Verbrauchssteuerung Automobilwerk L L Abbildung 2.11: Verbrauchssteuerung in Anlehnung an Große-Heitmeyer (2004), S. 69 nach Lödding (2001), S. 27 Die im Prozess durchzuführende Materialbereitstellung kann in der Produktionslogistik in Push- und Pull-Prinzip unterschieden werden.308 Bei Anwendung des Push-Prinzips wird das Material bedarfsgesteuert und zeitpunktgenau an den vordefinierten Bereitstell- platz transportiert. Heutzutage werden diese Materialabrufe meist von softwaregestützten Produktionsplanung- und Steuerung (PPS)-Systemen309 entsprechend der Produktionspla- nung und des Produktionsfortschritts ausgeführt.310 Das Pull-Prinzip ist die Umsetzung des verbrauchsgesteuerten Materialabrufs.311 Die Nachlieferung des Materials erfolgt als Reak- tion auf den Verbrauch des nachgelagerten Arbeitssystems und wird zeitlich direkt im An- schluss an die Nachbestellung ausgeführt.312 Das bedeutet der Abruf von Montagematerial am Verbauort führt zu einem Abrufsignal im Lager oder beim Logistikdienstleister. Dort wird das Material aus dem Lager entnommen und zum Verbauort gesendet. Wird im Lager die festgelegte Materialuntergrenze erreicht, wird eine Neubestellung beim Zulieferer oder Logis- tikdienstleister ausgelöst.313 Als Grundvoraussetzung wird meist ein konstanter Materialver- brauch angenommen.314 Da der Aufwand für die Erstellung und die Aufrechterhaltung von Materialbereitstellungen per Push-Prinzip höher ist, als der Aufwand für die Bereitstellung per Pull-Prinzip, wird gerade für Materialien niedrigen Werts das Pull-Prinzip angewendet.315 Das JIT-Prinzip, auch bezeichnet als JIT-Strategie, kann definiert werden, " [...] nur das zu 307 Vgl. Klug (2010), S. 177 und Nyhuis u. a. (2012), S. 295. 308 Vgl. Klug (2010), S. 176 und Boysen u. a. (2015), S. 110. 309 PPS-Systeme, die auf Datenbanken aufsetzen, werden für die Aufgaben der Produktionsplanung und - steuerung eingesetzt. (Vgl. Pawellek (2007), S. 98 und Schomburg (1980), S. 2). 310 Vgl. Klug (2010), S. 177. 311 Vgl. Klug (2010), S. 268. 312 Vgl. Klug (2010), S. 178. 313 Vgl. Boysen u. a. (2015), S. 110. 314 Vgl. Nyhuis u. a. (2012), S. 295. 315 Vgl. Boysen u. a. (2015), S. 110. 44 machen, was, wann es und in der Menge, die vom Kunden gebraucht wird\316. Damit be- schreibt der Begriff die Vorgehensweise, dass Produktionsmaterialien zeitlich genau dann in der passenden Menge zur Verfügung gestellt werden, wenn Sie für die jeweilige Fertigungs- stufe oder den Montageumfang benötigt werden.317 Anhand dieser Erklärung wird deutlich, dass das JIT-Prinzip zum bedarfsgesteuertenMaterialabruf per Push-Prinzip gezählt wird.318 Dadurch sollen lange, kostenintensive Lagerzeiten im Produktionswerk sowie der hierfür not- wendige Flächenbedarf für die Lagerung der Materialien eingespart und weniger Kapital319 gebunden werden.320 Für den Erfolg dieses Logistikprinzips sind eine enge Abstimmung und kurze Reaktionszeiten der Logistik-IT-Systeme zwischen Hersteller und Lieferant not- wendig.321 Die JIT-Anlieferung erfolgt meist unter Zuhilfenahme von Logistikdienstleistern und kommt als direkte Variante vom Lieferanten besonders bei geografisch nah am Produk- tionswerk gelegenen Zulieferern322 in Betracht. Das Logistikprinzip JIS beschreibt die sequenzgenaue Belieferung und Bereitstellung323 von variantenreichemMontagematerial am Verbauort, siehe Abbildung 2.12.324 Dazu werden die Produktionsmaterialien entweder direkt beim Zulieferer, in Lieferantenparks oder beim einem zwischen Zulieferer und Produktionswerk geschalteten Logistikdienstleister sortiert und in der geplanten Produktionssequenz in Ladungsträger gepackt.325 Anschließend werden die Ladungsträger mit dem sequenzierten Material ins Produktionswerk transportiert und dort zur richtigen Zeit und in der richtigen Reihenfolge am Verbauort bereitgestellt.326 Die vorab erfolgte Sequenzierung führt zu einer Reduzierung der Komplexität für den Montagemitarbei- ter, da durch eine genaue Zuweisung des Ladungsträgers bzw. des Materials zum jeweiligen Auto, nicht mehr aus einer großen Zahl von Materialien das richtige Bauteil ausgewählt wer- den muss. Stattdessen kann der Montagemitarbeiter einfach in fortlaufender Reihenfolge die korrekten Bauteile aus den Ladungsträgern entnehmen und diese verbauen.327 Gleichzeitig erhöht dies aber den Arbeitsaufwand für die Logistik.328 316 Vgl. Herlyn und Herlyn (2012), S. 49. 317 Vgl. Klug (2010), S. 299. 318 Vgl. Klug (2006), S. 188. 319 Besonders wegen der zeitlich kürzeren Kapitalbindung findet das JIT-Prinzip besonders bei hochwertigem Montagematerial Verwendung. (Vgl. Klug (2010), S. 301). 320 Vgl. Hessenberger und Krcal (1997), S. 47 und Wildemann (2001), S. 17 f. 321 Vgl. Mathar und Scheuring (2012), S. 67 f. und Hessenberger und Krcal (1997), S. 46 322 Beispielsweise produzieren oder komplettieren einige Zulieferer in Lieferantenparks JIT-Teile in unmittelba- rer Nähe des betreffenden Werks. (Vgl. Holweg und Pil (2005), S. 50). 323 Beispielsweise die Bereitstellung unterschiedlich lackierter Außenspiegel die genau in der Reihenfolge im Ladungsträger sortiert sind, wie auch die Fahrzeuge in der Montage hintereinander laufen (Produktionsrei- henfolge). 324 Vgl. Ihme (2006), S. 294 und Klug (2010), S. 300. 325 Vgl. Battini u. a. (2012), S. 210. 326 Vgl. Larsson (2002), S. 769. 327 Vgl. Boysen u. a. (2015), S. 108. 328 Vgl. MacDuffie u. a. (1996), S. 354. 45 Montagelinie im Automobilwerk Zwischenlager/Puffer Sequenziertes Montagematerial Lieferant/ Zulieferer Abbildung 2.12: JIS-Prinzip in Anlehnung an VDA-Empfehlung 5010 (2008), S. 13 Der Kanban-Ansatz, welcher zum Konzept der Lean-Production gehört, ist in die Kategorie des Pull-Prinzips einzuordnen.329 Die Idee beim Kanban-Ansatz ist, dass eine nachgela- gerte Stelle der vorgelagerten Stelle die benötigen Materialien zum erforderlichen Zeitpunkt entnimmt.330 Häufig kommt dazu eine Karte zum Einsatz, die am Transportbehälter des Ma- terials angebracht ist und einen selbststeuernden Regelkreis ermöglicht.331 Diese Kanban- Karte enthält Informationen über das Produkt, die Menge und den Transportweg. Für die Nachbestellung wird in den meisten Fällen einer der folgenden vier Prozessvarianten ausge- wählt:332 Bei der ersten Prozessvariante, bezeichnet als Kanban-Karten Prinzip, entnimmt der Montagemitarbeiter, zeitgleich zur Entnahme der ersten Materialien am Verbauort, die Kanban-Karte und steckt sie in eine Box, die am Bereitstellregal montiert ist und regelmä- ßig von einem Logistikmitarbeiter geleert wird. Die Karte stellt den darauf beschriebenen Inhalt des Materialabrufs dar und der Logistikmitarbeiter sorgt für diese Materialbereitstel- lung.333 Die Anzahl der erforderlichen Kanban-Karten kann über folgende Formel bestimmt werden:334 KAZ = Bh WBZ FVBehälter (2.1) 329 Vgl. Richter (2006), S. 100 und Brunner (2008), S. 109. 330 Vgl. Ohno (2009), S. 37. 331 Vgl. Dickmann (2009), S. 10 f. und Bullinger und Lung (1994), S. 32. 332 Vgl. Lödding (2008), S. 177 ff. 333 Vgl. Brunner (2008), S. 105. 334 Vgl. Dickmann (2009), S. 127 f. und Monden (2012), S. 353. 46 wobei: KAZ = Kanban (Anzahl der Karten) Bh = durchschnittlicher Bedarf pro Stunde [Stck.] WBZ =Wiederbeschaffungszeit [Stunden] FVBehälter = Fassungsvermögen je Ladungsträger [Stck.] Die Formel ist gültig, wenn die Kanban-Karte direkt vom demBehälter entfernt wird und damit eine Nachbestellung auslöst wird, sobald die ersten Materialien aus dem Behälter verbraucht werden. Erfolgt die Lossendung der Karte und somit die Nachbestellung erst nach der letzten Materialentnahme aus dem Behälter, dann muss ein zusätzlicher Behälter hinzugerechnet werden: KAZ = Bh WBZ FVBehälter + 1 (2.2) Zusätzlich sollte für ungeplante Zwischenfälle ein Sicherheitsbestand in Höhe von ca. 10% mit einberechnet werden. Nach japanischem Verständnis in Bezug auf das Kanban-Prinzip wird dieser Bestand dann im laufenden Betrieb immer weiter reduziert, bis ein Grenzwert erreicht ist, an dem Störungen in der Materialversorgung eintreten.335 Bei der zweiten Prozessvariante, dem Behälter-Kanban, ist die Kanban-Karte fest mit dem Behälter verbunden.336 In diesem Behälter wird also immer ein Material eines Typs in der festgelegten Menge transportiert.337 Nachdem das Material aus dem Behälter am Montage- ort verbraucht wurde, erfolgt ein Rücktransport des leeren Behälters zum Lager, dies stellt gleichzeitig den Materialabruf dar.338 Im Lager wird der Behälter dann wieder aufgefüllt oder durch einen Behälter mit den geforderten Materialien getauscht.339 Damit die Materialversor- gung am Verbauort nicht abreißt, müssen immer mindestens zwei Behälter340 vorgehalten werden. Ist der erste Behälter leer und auf dem Weg zur Wiederbefüllung, dann werden Materialien aus dem zweiten Behälter entnommen.341 Bei der dritten Prozessvariante, dem elektronischen Kanban, erfolgt die Nachbestellung durch ein elektronisches Kanban-Signalen, welches vom Montagemitarbeiter am Bereitstell- regal mit Hilfe eines Druckknopfs realisiert wird.342 Bei der elektronischen Variante ist erstens die Übertragungsgeschwindigkeit der Informationen an die vorgelagerte Stelle, zweitens der Entfall von physischen Zetteln und Karten sowie drittens die Dokumentation der Abrufmen- gen vorteilhaft.343 Dagegen sinkt durch die fehlenden Kanban-Karten die Transparenz. 335 Vgl. Monden (2012), S. 354 und Dickmann (2009), S. 130. 336 Vgl. Dickmann (2009), S. 10. 337 Vgl. Pfohl (2010), S. 190. 338 Vgl. Gudehus (2006), S. 69. 339 Vgl. Boysen u. a. (2015), S. 110. 340 Die Menge der benötigten Behälter ergibt sich über die Wiederbeschaffungszeit. 341 Vgl. Nyhuis u. a. (2012), S. 295. 342 Vgl. Golz u. a. (2012), S. 3 und Dickmann (2009), S. 403 ff. 343 Vgl. Gudehus (2004), S. 471. 47 Die vierte Variante ist das Sicht-Kanban, bei der auf die Karten verzichtet wird und die Mit- arbeiter durch ihren Blick erkennen, wo Materialbedarfe als Abweichung zwischen Soll- und Ist-Füllgrad bestehen. Dazu müssen sich das oder die Lager und die Montagestation in un- mittelbarer Nähe zueinander befinden.344 Das Kanban-Prinzip gehört zum Toyota-Produktionssystem (TPS), welches wiederum dem Grundgedanken des Lean-Ansatzes folgt.345 Zentraler Bestandteil dieses Ansatzes, der aus- gehend vom Unternehmen Toyota über das Buch " The machine that changed the world\346 große Bekanntheit erlangte, ist die Eliminierung von Verschwendung (muda).347 In Bezug auf die Logistik bedeutet dies geringe Bestände und einen kontinuierlichen Verbesserungs- prozess (kaizen).348 Die Vorteile des Kanban-Ansatzes sind eine hohe Transparenz, defi- nierte Puffergrößen und ein geringer Steuerungsaufwand.349 Nachteile sind die Verlust- und Verschmutzungsgefahr der Karten sowie der zusätzliche Handhabungsaufwand der Karten. Die Produktionsprinzipien (z. B. Lean-Produktion und JIT) können in Produktionssystemen zusammengefasst werden.350 2.3.4 Routenzugkonzepte Im Laufe der letzten zehn Jahre hat der Einsatz von Routenzügen in vielen Bereichen der Pro- duktionslogistik zugenommen, um staplerfreie Fabriken351 zu ermöglichen.352 Die Ziele sind der geordnete Transport vonMaterial und die Reduzierung von Staplerunfällen.353 Routenzü- ge übernehmen dabei die Aufgabe, zusammengestellte Materialien von den Supermärkten oder Wareneingängen zum Montageort zu bringen, siehe dazu Abbildung 2.13.354 Der Ab- lauf gestaltet sich folgendermaßen: Im Kommissionierbereich, der häufig ein Supermarkt ist, werden die Ladungsträger nach einer Pickliste zusammengestellt und auf die Anhänger des Routenzugs verladen.355 Auch Großladungsträger wie Gitterboxen werden, mithilfe von spe- ziellen Untergestellen, auf Routenzuganhänger geladen oder an Routenzüge angehängt.356 Anschließend beginnt der Routenzug seine Tour zu den vorgegebenen Entladepunkten bzw. 344 Vgl. Lödding (2008), S. 183 ff. 345 Vgl. Monden (2012), S. 9. 346 Vgl. Womack u. a. (1990). 347 Vgl. Monden (2012), S. 197. 348 Vgl. Herlyn und Herlyn (2012), S. 23 und Brunner (2008), S. 10 ff. sowie Bullinger und Lung (1994), S. 32. 349 Vgl. Nyhuis u. a. (2012), S. 296 und Gupta u. a. (1999), S. 1066 sowie Dickmann (2009), S. 264. 350 Vgl. Herlyn und Herlyn (2012), S. 23. 351 Die Fabrik soll ohne Staplerverkehr auskommen. (Vgl. Scheel und Chilian (2007), S. 311) Da der Warenein- gang bzw. die LKW-Entladung kaum ohne Gabelstapler zu betreiben ist, wird der Bereich der staplerfreien Fabrik häufig erst ab einer gedachten Linie zwischen Wareneingang und Verbauort definiert. 352 Vgl. Günthner und Klenk (2012) und Günthner und Boppert (2013), S. 217 f. 353 Vgl. Ullrich (2014), S. 53 f. 354 Vgl. Battini u. a. (2012), S. 209. 355 Vgl. Golz u. a. (2012), S. 3. 356 Vgl. Günthner (2013), S. 99. 48 Montagestationen.357 An diesen Stationen tauscht der Routenzugfahrer358 die vollen Behäl- ter seiner Anhängermit den leeren Behältern der Bereitstellregale und -gestelle aus.359 Nach- dem alle Montagestationen der betreffenden Route angefahren wurden, kehrt der Routenzug zurück in den Kommissionierbereich. Dort werden die leeren Anhänger abgekoppelt, um die Ladungsträger zu entnehmen und schon fertig zusammengestellte Anhänger wieder an den Schlepper angehängt.360 Dabei ist besonders die effiziente Auslastung der Routenzüge361 bei Änderungen der Produktionsraten oder -zeiten eine schwierige Planungsaufgabe.362 Kommissionierbereich Routenzug Durchlaufregale Fahrstraße Montagestation Montagestation Materialstreifen Abbildung 2.13: Routenzugkonzept (eigene Abbildung) 357 Vgl. Boysen u. a. (2015), S. 115. 358 Teilweise erfolgt die Ausladung von vollen Ladungsträgern aus dem Anhänger in die Durchlaufregale au- tomatisiert, durch Verwendung von sogenannten Shooter-Regalen. (Vgl. Emde u. a. (2012), S. 122 und Bartholdi und Hackman (2011) sowie Boysen u. a. (2015), S. 115). 359 Vgl. Günthner (2013), S. 96. 360 Vgl. Battini u. a. (2012), S. 212 f. sowie Emde u. a. (2012), S. 122. 361 Die Auslastung muss möglichst hoch sein, damit sich der Routenzug im Gegensatz zum Gabelstapler rechnet. Nur wenn die Materialien an unterschiedlichen, zu beliefernden Montagestationen gleichmäßig verbraucht werden, ist dies möglich. Ansonsten muss der Routenzug seine Abfahrten nach den Bedarfs- materialen der am schnellsten verbrauchenden Montagestation ausrichten und andere Stationen entweder überliefern oder teilweise auslassen. Die Transportmengen der schneller verbrauchenden Montagestatio- nen zu erhöhen, ist meist nicht möglich, da der hierfür notwendige Lagerplatz bzw. die Regalflächen am Materialstreifen nicht zur Verfügung stehen. 362 Vgl. Staab u. a. (2016), S. 137. 49 2.3.5 Crossdocking Eine Methode, um den Transportverkehr innerhalb des Produktionswerks bei Verwendung von Gebietsspediteuren363 zu verringern, ist der Einsatz sogenannter Crossdocks, auch als Cross-Docking bezeichnet.364 Diese Methode wurde in den 90er Jahren entwickelt. Das Ziel ist die Bündelung von Anlieferungenmehrerer Produzenten zu einer Vielzahl von Geschäften bzw. Filialen. Durch die Verwendung eines zentralen Umschlagplatzes kann die Anzahl der Anlieferungen und die Volumenausnutzung verbessert werden, indem die Ware der Produ- zenten im Crossdock auf mehrere LKWs für die jeweiligen Filialen verteilt wurde. Das Prinzip wurde auf die Automobilindustrie übertragen und von der Belieferung von Geschäften auf die Belieferung von Anliefertoren im Werk abgewandelt: In der Automobilindustrie sammeln Gebietsspediteure die Komponenten und Materialien in einem geographisch begrenzten Gebiet, meist in Form von Milkruns365, ein und bringen die- se zum Crossdock.366 Dort wird die Ware, die sich entweder auf Paletten oder in Gitterboxen befindet367, auf Auslieferfahrzeuge bzw. LKW zur Werksbelieferung umgeschlagen, siehe Abbildung 2.14.368 Diese LKW müssen dann auf dem Werksgelände nur wenige, bestimm- te Entladepunkte (meist 1-3) ansteuern, dadurch nimmt der Fahrverkehr im Werk ab und gleichzeitig ergibt sich für die LKW eine kürzere Verweilzeit im Werk, als bei LKW die eine große Zahl von Entladepunkten anfahren müssen.369 Deshalb entlastet die Verwendung von Crossdocks das Verkehrsaufkommen auf dem Werksgelände erheblich.370 Darüber hinaus wird eine höhere zeitliche Auslastung der LKWs der Gebietsspediteure erreicht. Denn aus Praxisberichten wurde deutlich, dass durch die Verwendung von Crossdocks die Zeit für das Entladen der LKWs der Gebietsspediteure von mehreren Stunden im Werk auf nur wenige Minuten am Crossdock reduziert werden konnte.371 363 Die Verwendung von Gebietsspediteuren sieht vor, dass Sammeltransporte in mehreren Region vorge- nommen werden und die Ladungen anschließend in einem zentralen Lager (Sammelpunkt) umgeschlagen werden. (Vgl. Hessenberger und Krcal (1997), S. 43 f. und Göpfert u. a. (2013), S. 104 sowie Steven (2015), S. 104 f.). 364 Vgl. Ihme (2006), S. 159 und Steven (2015), S. 106. 365 Der Begriff Milkrun, auch milk run, stellt ein Konzept in der Transportlogistik dar. Dabei fährt ein LKW eine vorgegebene, wegoptimierte Route mit festgelegten Stationen (Zulieferwerken) ab, um Produktionsmaterial aufzuladen und dies zum Crossdock oder direkt zum Produktionswerk zu bringen. (Vgl. Boysen u. a. (2015), S. 111 und Grunewald (2015), S. 2 f. sowie Elkin (2006), S. 25 f.) Durch strenge Vorgaben in Bezug auf die Abholtermine und Abholmengen wird die Kapazität der fahrenden LKW bestmöglich ausgenutzt. Mit den Touren findet gleichzeitig auch der Behälterrücktransport statt, da der LKW nach dem Abladen beim Crossdock oder Produktionswerk mit Leergut befüllt wird, welches er bei seiner nächsten Tour bei den Zulieferern ablädt. (Vgl. Vahrenkamp und Kotzab (2012), S. 222) Anhand der Charakteristika eines gemein- samen Transports von Materialien (zumindest auf Teilabschnitten) mit unterschiedlichen Ausgangspunkten und unterschiedlichen Zielpunkten zur Erreichung von Kostenvorteilen kann das Milkrun-Verfahren in die Kategorie Hub&Spoke Netzwerke gezählt werden. (Vgl. Rosenthal (2016), S. 67 nach Wagner (2006), S. 1). 366 Vgl. Gleißner und Femerling (2008), S. 186 sowie Hartel (2015), S. 108. 367 Vgl. ten Hompel und Schmidt (2013), S. 70. 368 Vgl. Gleißner und Femerling (2008), S. 186. 369 Vgl. Holweg und Pil (2004), S. 36 f. und Klug (2010), S. 338. 370 Vgl. Arnold u. a. (2008), S. 527 und ten Hompel und Schmidt (2005), S 69 ff. 371 Die Informationen zur Einsparungen der Verweilzeit im Werk stammen von der Besichtigung des Logistik- dienstleisters LGI. 50 Umschlag Gebietsbezogene Einheiten Einheiten nach Entladeorten aufgeteilt LK W LK W LK W LK W LK W LKW der Gebietsspediteure LKW zur Werksbelieferung Gabelstapler Entladebereich Beladebereich Abbildung 2.14: Einstufiges Crossdocking in Anlehnung an ten Hompel und Schmidt (2005), S. 71 Da die Materialien beim Crossdocking in der Automobilindustrie direkt umgeschlagen wer- den, spricht man von einstufigem Crossdocking372 oder Crossdocking als Durchlaufsystem. Demgegenüber wird der Begriff zweistufiges Crossdocking verwendet, wenn die Materialien oder die Waren im Crossdock von ihrem Gebinde (z. B. einer Palette) getrennt und neu zu- sammengestellt werden.373 Die zentrale Idee bei der Verwendung von Crossdocks ist eine Effizienzsteigerung durch Reduzierung von Prozessschritten und die Senkung der Lagerbe- stände durch kürzere Durchlaufzeiten.374 2.4 Förder-, Lager- und Bereitstelltechnik in der Automobillogistik Die Materialbereitstellung in der Automobilindustrie findet aktuell auf unterschiedlichen We- gen statt. In diesem Kapitel sollen die häufigsten Bereitstellungskonzepte und dafür notwen- digen Betriebsmittel dargestellt und voneinander abgegrenzt werden. Dabei liegt der Fokus auf den Systemen, die heute in der Automobilindustrie zum Einsatz kommen. Andere Syste- me werden im Rahmen der Unterteilung genannt, in dieser Arbeit aber nicht weiter beschrie- 372 Vgl. Gleißner und Femerling (2008), S. 186. 373 Vgl. Gleißner und Femerling (2008), S. 186. 374 Vgl. ten Hompel und Schmidt (2013), S. 70. 51 ben. Laut VDI 2411 bedeutet Fördern " das Fortbewegen von Arbeitsgegenständen oder Per- sonen in einem System\375. Grundsätzlich müssen zur Erreichung einer wirtschaftlich und ergonomisch sinnvollen Materialbereitstellung bestimmte technische Voraussetzungen vor- handen sein. Es gilt dabei auf die in Kapitel 2.3.1 genannten Ziele von niedrigen Beständen, hohem Servicegrad und bestmöglicher Bereitstellungseffizienz zu achten. Die Technikele- mente lassen sich folgendermaßen einteilen:376 • Fördertechnik Die Fördertechnik umfasst Fördermittel und Förderhilfsmittel, wobei letztere auch als Transporthilfsmittel oder Ladehilfsmittel bezeichnet werden.377 Weitere Beschreibun- gen der Förderhilfsmittel erfolgen in Kapitel 2.4.3. Fördermittel sind diejenigen techni- schen Hilfsmittel, mit denen Güter innerhalb von örtlich vorgegebenen Betriebsberei- chen in beliebige Richtung fortbewegt werden.378 Sie können in die beiden Gruppen der Stetigförderer und der Unstetigförderer unterteilt werden.379 • Lagertechnik Die Kategorie Lagertechnik umfasst Lagermittel, Lagerbedientechnik und Lagerhilfs- mittel, die in Kapitel 2.4.4 weiter ausgeführt werden.380 Zu beachten ist, dass Lager- hilfsmittel und Förderhilfsmittel häufig identisch sind.381 • Bereitstelltechnik Die Bereitstelltechnik kann in Bereitstellmittel und Bereitstelleinrichtungen unterschie- den werden, wobei Förderhilfsmittel und Bereitstellmittel meist identisch sind.382 Wei- tere Erklärungen folgen im Kapitel 2.4.5. 2.4.1 Stetigförderer Die Aufgabe von Stetigförderern ist die kontinuierliche Bewegung von Schütt- oder Stück- gütern.383 Aus der Vielzahl an vorhandenen Stetigförderern384 sollen hier aus Kapazitäts- gründen nur die für die Automobilproduktionslogistik relevanten Systeme betrachtet werden. Bei den meisten dieser Systeme handelt es sich um Kettenförderer, bei denen eine endlo- se Kette das Zugmittel darstellt. An diesem Zugmittel werden Förderwagen oder Gehänge 375 VDI 2411 (1970), S. 7. 376 Vgl. Nyhuis u. a. (2012), S. 297. 377 Vgl. Günthner u. a. (2011), S. U84 und ten Hompel (2011), S. 165. 378 Vgl. ten Hompel u. a. (2007), S. 119. 379 Vgl. Bullinger und Lung (1994), S. 44. 380 Vgl. Nyhuis u. a. (2012), S. 298 und Bode und Preuß (2004), S. 104. 381 Vgl. Koether (2012), S. 159. 382 Vgl. Nyhuis u. a. (2012), S. 298 f. 383 Vgl. Gleißner und Femerling (2008), S. 99. 384 Beispielsweise Rollenbahnen oder Tragkettenförderer, siehe hierzu Gleißner und Femerling (2008), S. 87 ff. und Bode und Preuß (2004), S. 227 ff. 52 befestigt oder eingehängt und somit mitgezogen.385 Dabei ist Hängebahn oder Hängeförderer der Oberbegriff für Fördereinrichtungen, bei de- nen Gestelle hängend an einer Schiene über eine Kette bewegt werden.386 Die Schiene kann entweder an Decken oder Wänden befestigt oder aufgeständert sein.387 Eine Form der Hängebahn ist der Kreisförderer388. Die eingesetzten Gehänge wiederum sind mit der umlaufenden, endlosen Förderkette verbunden, wobei die Förderbewegung entweder ho- rizontal, ansteigend oder sogar vertikal erfolgen kann.389 Die Gehänge sind in Ihrer Form und Ausgestaltung an das zu transportierende Gut angepasst, beispielsweise als Schalen, Haken, Plattformen oder Behälter.390 Die Fördergeschwindigkeit von Kreisförderern liegt im Bereich zwischen 0,25 - 1,2 m/s.391 Power & Free-Förderer, oder auch Power- und Free-Förderer werden zur Kategorie der Kreisförderer gezählt, die wiederum eine Unterkategorie der Hängebahnen darstellen.392 Sie werden teilweise auch als Zweischienenförderer oder Schleppkreisförderer bezeichnet.393 Besondere Eigenschaften dieses Systems sind erstens die physische Trennung zwischen der Führungsschiene für die Förderkette und der darunter angeordneten Tragschiene für die Laufwerke sowie zweitens die Entkopplung zwischen den Laufwerken und den Förderket- ten.394 Durch diese Besonderheiten können die Gehänge einerseits durch Weichen unter- schiedliche Wege passieren und andererseits durch Stopper und Anlaufkufen automatisch angehalten, aneinander gereiht und vereinzelt und damit auch eine unstetige Förderung, ins- besondere Pufferung, realisiert werden.395Angetrieben werden Power & Free-Förderer von einem ringförmig geschlossenen Zugmittel, der Kreisförderkette.396 Die Vorteile dieser för- dertechnischen Anlagen ist die robuste und simple Konstruktion. Elektrohängebahnen (EHB) werden auch zur Kategorie der Kreisförderer zugeordnet, wo- bei ein geschlossener Kreis nicht zwingend notwendig ist, da die Gehänge jeweils mit ei- nem eigenen Antrieb ausgestattet sind.397 Die Besonderheit bei Elektrohängebahnen ist die Anbringung der Stromschiene an der Laufschiene (auch: Tragschiene) an der auch das Laufrad befestigt ist. Die Fahrgeschwindigkeiten liegen maximal bei 3 m/s.398 Sogenann- te Verschiebe- oder Drehweichen werden für die Verteilung oder Zusammenführung von 385 Vgl. Martin (2011), S. 155. 386 Vgl. Klug (2010), S. 190. 387 Vgl. Bichler u. a. (2010), S. 77. 388 Vgl. Gleißner und Femerling (2008), S. 109. 389 Vgl. Gleißner und Femerling (2008), S. 109. 390 Vgl. Bode und Preuß (2004), S. 227. 391 Vgl. Bode und Preuß (2004), S. 228. 392 Vgl. Krause (2007), S. U69. 393 Vgl. Gleißner und Femerling (2008), S. 109. 394 Vgl. Krause (2007), S. U69. 395 Vgl. Gleißner und Femerling (2008), S. 109 und Bode und Preuß (2004), S. 229 f. sowie Bruns u. a. (2011), S. U70. 396 Vgl. Bode und Preuß (2004), S. 228. 397 Vgl. Gleißner und Femerling (2008), S. 108. 398 Vgl. Overmeyer (2011), S. U51. 53 Transporten genutzt.399 Auf Initiative der Automobilindustrie wurde ein spezielles Schienen- Oberläufersystem mit einer Traglast von 500 kg in der VDI 3643 für Elektrohängebahnen definiert.400 Dies soll die Verwendbarkeit unterschiedlicher Hersteller für die Fahrzeuge bzw. Gestelle ermöglichen.401 Ein besonderer Vorteil von Kreisförderern, Power & Free-Förderern und Elektrohängebah- nen ist, beispielsweise im Vergleich zu Rollenbahnen, der relativ geringe Anteil benötigter Bodenflächen, da lediglich an den Be- und Entladepunkten das Gehänge bzw. dessen Lauf- bahn auf niedrigerem Niveau verlaufen muss.402 Die drei Systeme werden deshalb auch in die Kategorie der flurfreien Fördermittel oder flurungebundenen Fördermittel zusammenge- fasst.403 Zur Kategorie der Stetigförderer zählen darüber hinaus auch Schleppketten- bzw. Unter- flurschleppkettenförderer. Es handelt sich dabei um ein System, bei dem Schleppketten häufig im Hallenboden eingelassen sind.404 In bestimmten Abständen sind auf der Schlepp- kette Haken oder Ösen befestigt, an denen spezielle Gestelle oder Förderwagen eingehängt und somit transportiert werden können.405 Durch die im Boden notwendige Rinne sind diese Systeme unflexibel in Bezug auf Änderungen der Streckenführung. Ähnlich wie bei Power & Free-Förderern ist durch Weichen ein Ein- und Ausschleusen von Fördermitteln möglich.406 2.4.2 Unstetigförderer Zur Kategorie der Unstetigförderer zählen Flurförderfahrzeuge, die einen unterbrochenen Fördergutstrom liefern.407 Dabei arbeiten diese Systeme in einzelnen Arbeitsspielen undwer- den deshalb auch intermittierende Förderer genannt.408 Auch hier sollen aus einer großen Menge an vorhandenen Systemen409 nur die für die Automobilproduktionslogistik relevanten Systeme beschrieben werden. Ein Routenzug, auch als Schleppzug bezeichnet, besteht aus den beiden Elementen Zug- fahrzeug und einem oder mehreren Anhängern, siehe Abbildung 2.15.410Das Zugfahrzeug für die Routenzüge, teilweise auch als Schlepper bezeichnet, verfügt über eine Anhänger- kupplung oder -vorrichtung an der die Routenzuganhänger, auch als Trailer bezeichnet, ein- 399 Vgl. Martin (2011), S. 217. 400 Vgl. VDI 3643 (1998). 401 Vgl. Bode und Preuß (2004), S. 234. 402 Vgl. Gleißner und Femerling (2008), S. 109. 403 Vgl. Bode und Preuß (2004), S. 227 sowie Klug (2010), S. 189. 404 Vgl. Martin (2011), S. 156. 405 Vgl. Gleißner und Femerling (2008), S111. 406 Vgl. Martin (2011), S. 157. 407 Vgl. Severin u. a. (2007), S. U2. 408 Vgl. Gleißner und Femerling (2008), S. 99. 409 Beispielsweise Krananlagen, Kommissionierfahrzeuge, Krane und Handhubwagen, siehe hierzu Gleißner und Femerling (2008), S. 99 ff. sowie Bode und Preuß (2004), S. 230 ff. und Wehking (2011), S. U51 ff. 410 Vgl. Bruns (2011), S. U49. 54 gehängt werden.411 Heute werden die Zugfahrzeuge meist manuell geführt, es gibt aber auch erste Umsetzungen für Routenzüge, die per FTF gezogen werden, beispielsweise im Mercedes Benz Sprinterwerk Ludwigsfelde.412 Abbildung 2.15: Routenzug (eigene Aufnahme) Bei modernen Routenzügen sind die Anhänger als Rahmen, beispielsweise als E-Frame413, ausgeführt. Von der Seite können passende Rollgestelle, auch als Rollwagen bezeichnet, zum Transport von Förderhilfsmitteln in die E-Frames eingeschoben werden.414 Dies führt zu einer reduzierten Handlingszeit durch den Routenzugfahrer, da der Mitarbeiter die An- hänger nicht mehr an- oder abkoppeln muss, sondern nur das Rollgestell aus dem E-Frame hineinschieben oder herausziehen muss. Gabelstapler415, auch als Gegengewichts- bzw. Frontstapler416 bezeichnet, bilden eine Ka- tegorie unterhalb der Stapler.417 Sie zählen zu den per Motor angetriebenen Flurförderfahr- zeugen und verfügen über ein Hubgerüst, auch Hubmast418 genannt, mit dem eine vertika- le Lastbewegung ausgeführt werden kann.419 Als Antriebe kommen Diesel-, Gas-, Elektro- motoren oder Brennstoffzellen zum Einsatz, wobei die Energie unterschiedlich gespeichert 411 Vgl. Bode und Preuß (2004), S. 258. 412 Vgl. Benz (2015). 413 Eine detaillierte Beschreibung der unterschiedlichen Rahmentypen der Anhänger findet sich beispielsweise in Günthner (2013), S. 107. 414 Vgl. Klug (2010), S. 10. 415 Der weltweit erste Gabelstapler wurde 1917 von Eugene Clark in den USA präsentiert. (Vgl. Bode und Preuß (2004), S. 243 und Hebezeuge Fördermittel (2017), S. 14). 416 Zusätzlich gibt es auch Querstapler, Mehrwegstapler, Schubstapler und Schmalgangstapler die in Bruns (2011), S. U47 ff. beschrieben werden. 417 Vgl. Arnold u. a. (2008), S. 637 f. sowie Bruns (2011), S. U47. 418 Dabei gibt es unterschiedliche Ausführungen als Einfach-, Doppel- oder Triplex-Mast. (Vgl. Bode und Preuß (2004), S. 243). 419 Vgl. Martin (2011), S. 238. 55 werden kann (Batterien, Wasserstoff, fossiler Brennstoff, Gas).420 Abzugrenzen ist hiervon der Niederhubwagen421, welcher ähnlich wie der Gabelstapler über Lastaufnahmemittel in Form von Gabeln verfügt, jedoch nur eine sehr begrenzte vertikale Lastbewegung ausführen kann.422 Neben dem Anbau von Gabeln kann ein Gabelstapler auch mit Zusatzgeräten (z. B. Halter, Greifer, Schaufel oder Klammern) zur Aufnahme unterschiedlichster Materialien ausgestattet werden und dadurch seine Anwendungsmöglichkeiten erweitern.423 FTF sind laut VDI " flurgebundene Fördermittel mit eigenem Fahrantrieb, die automatisch ge- führt, gesteuert und berührungslos geführt werden. Sie dienen dem Materialtransport, und zwar zum Ziehen und/oder Tragen von Fördergut mit aktiven oder passiven Lastaufnahm- emitteln\424 FTS führen meist innerbetriebliche Transportaufgaben der Verkettung von Pro- duktionsbereichen aus oder werden im Verbindungsverkehr eingesetzt, d. h. sie transportie- renMaterial beispielsweise vomWareneingang zu Bereitstellflächen, Übergabepunkten oder Montageplätzen.425 Aus technischer Sicht lassen sich sich spurgebundene426 und spurunge- bundene Fahrzeugführungen427 unterscheiden.428 Bei den spurungebundenen Führungen ist in einem Umgebungsmodell der Fahrzeugkurs festgelegt und wird ständig mit der ermit- telten, aktuellen Position des Fahrzeugs abgeglichen.429 Die Fahrwerksvarianten von FTF können in sechs Kategorien: Dreirad, Differentialantrieb, gekoppelter Lenkantrieb, mehrere unabhängige Fahr-/Lenkeinheiten, Differentialantrieb mit Drehachse und Mecanum-Antrieb unterschieden werden, siehe Abbildung 2.16. Die drei zuletzt genannten Varianten ermög- lichen omnidirektionales Fahrverhalten. Beim Einsatz von mehr als drei Rädern, müssen aufgrund der statischen Unbestimmtheit Ausgleichselemente für die Fahrwerke vorhanden sein. 420 Vgl. Bode und Preuß (2004), S. 243 sowie Arnold u. a. (2008), S. 638. 421 Dieser wird auch als Fahrersitz-Elektrohubwagen bezeichnet und kann Fahrgeschwindigkeiten bis zu 16 km/h erreichen. (Vgl. Bode und Preuß (2004), S. 248). 422 Vgl. Martin (2011), S. 236. 423 Vgl. Martin (2011), S. 244 und Bruns (2011), S. U47. 424 VDI 2510 (2005), S. 7. 425 Vgl. Bruns (2007), S. U49. 426 Beispielsweise sind dies die Systeme optische Leitline, Spurdraht oder Führungsschiene. 427 Beispielsweise die Systeme Magnetraster, Lasernavigation, Ultraschall oder Indoor-GPS. 428 Vgl. Bruns (2011), S. U51 und Garibotto u. a. (1998), S. 1460 sowie Arnold u. a. (2008), S. 639 f. 429 Vgl. VDI 2510 (2005). 56 Abbildung 2.16: Fahrwerksvarianten von FTF (Quelle: VDI 2510 (2005), S. 16 FTS sind laut VDI definiert als innerbetriebliches, flurgebundenes " Fördersystem mit auto- matisch gesteuerten Fahrzeugen, deren primäre Aufgabe der Materialtransport, nicht aber der Personentransport ist\.430 Laut Bruns sind FTS Flurförderzeuge, beispielsweise Wagen, Schlepper oder Gabelhubwagen, die automatisch also ohne direkte Steuerung durch einen Bediener zum Einsatz kommen.431 Grundsätzlich sind FTS aus zwei Bestandteilen aufge- baut.432 Zum einen der physische Teil zu dem die Anlage sowie die FTF, siehe Beschreibung weiter unten, gehören und zum anderen der informatorische Teil. Dieser setzt sich aus der Fahrzeugsteuerung, mit der primären Aufgabe der Zielsteuerung der FTF und der Anlagen- steuerung, die das gesamte Zusammenspiel der Anlage überwacht433 zusammen. Hierzu gehören die Standorterfassung, die Lagebestimmung und Datenkommunikation sowie die Peripherie der Fahrzeuge. Die Systeme bestehen aus einer Leitsteuerung, einem oder meh- reren FTF, Systemen zur Standorterfassung, Lagebestimmung und Datenkommunikation sowie Peripherie.434 430 VDI 2510 (2005), S. 6 f. 431 Vgl. Bruns (2011), S. U51. 432 Vgl. Arnold u. a. (2008), S. 638. 433 Die Anlagensteuerung ist beispielsweise für das Verhindern von Kollisionen oder die Zuweisung von Auf- trägen verantwortlich. 434 Vgl. VDI 2510 (2005), S. 7. 57 2.4.3 Förderhilfsmittel Die systematische Planung, Organisation und Verwaltung von Mehrwegbehältersystemen sowie die Steuerung und Kontrolle der Behälterkreisläufe435 ist nach Lackner und Zsifkovits die Aufgabe des Behältermanagements.436 Insbesondere Förderhilfsmittel werden dazu ver- wendet, um die Handhabung und die Lagerung437 von Materialien und Gütern zu erleichtern. Wesentliche Forderungen sind der Schutz des zu transportierenden Guts und die bestmög- liche Ausnutzung des Behältervolumens. Förderhilfsmittel können unterteilt werden in:438 • tragende Förderhilfsmittel, • tragende und umschließende Förderhilfsmittel und • tragende und abschließende Förderhilfsmittel. Tragende Förderhilfsmittel bilden für das Fördergut lediglich eine Plattform, während tragen- de und umschließende Förderhilfsmittel zusätzliche Seitenwände zum Schutz des Förder- gutes bzw. Materials aufweisen.439 Darüber hinaus verfügen tragende und abschließende Förderhilfsmittel über einen Deckel und ermöglichen somit einerseits Staubschutz für das Material und andererseits den Transport von Gasen und Flüssigkeiten.440 Die drei Kategori- en der Förderhilfsmittel können jeweils in unterfahrbare und nicht unterfahrbare Förderhilfs- mittel eingeteilt werden. Während unterfahrbare Förderhilfsmittel (beispielsweise Flachpa- letten als tragende, unterfahrbare Förderhilfsmittel) direkt vom Boden angehoben werden können und eine standardisierte Schnittstelle im Förderprozess bilden, sind nicht unterfahr- bare Förderhilfsmittel (beispielsweise Fässer als tragend und abschließende, nicht unterfahr- bare Förderhilfsmittel oder Container für internationale (See)-Fracht441) nur mit speziellen Betriebsmitteln aufnehmbar.442 Im Folgenden werden die wichtigsten Förderhilfsmittel für die Intralogistik in Automobilwer- ken, Universalladungsträger (ULT) und davon im besonderen Kleinladungsträger (KLT), Groß- ladungsträger, Sonderladungsträger (SLT) und Kartons vorgestellt. Container, forminstabile Behälter wie Beutel und Säcke sowie sonstige Ladehilfsmittel finden in diesem Bereich nur selten Anwendung und sind deshalb nicht Teil dieser Betrachtung.443 Weiterhin wird an die- 435 Ein Behälterkreislauf beschreibt den geschlossenen Ablauf des Behälterflusses von der Beladung mit Ma- terial über den Transport vom Zulieferer zum Kunden sowie die anschließende Rückführung des Behälters zum Zulieferer. (Vgl. Hofmann und Bachmann (2006), S. 19). 436 Vgl. Lackner und Zsifkovits (2006), S. 244. 437 Deshalb teilweise auch als Lagerhilfsmittel bezeichnet. (Vgl. Wannenwetsch (2008), S. 114). 438 Vgl. Bullinger und Lung (1994), S. 55. 439 Vgl. Günthner u. a. (2011), S. U84. 440 Vgl. Jünemann (1989), S. 137. 441 Vgl. Günthner u. a. (2011), S. U84. 442 Vgl. Martin (2011), S. 285 und Bullinger und Lung (1994), S. 55. 443 Weiterführende Informationen zu den ausgelassenen Förderhilfsmitteln finden sich bei Wurch (1982), S. 75 und Schulte (2013), S. 155 f. 58 ser Stelle auch nicht auf Einlagen, sogenannte Inlays, eingegangen.444 Der vom VDA zur unternehmensweit übergreifenden Anwendung standardisierte KLT ist zur Kategorie der tragenden und umschließenden Förderhilfsmittel zu zählen.445 Weiterhin kann der KLT, der meist aus Kunststoff gefertigt ist, zur Gruppe der ULT zugeordnet wer- den, die sich durch universelle und flexible Einsetzbarkeit auszeichnen.446 Laut DIN 13199- 1 ist der KLT, siehe Abbildung 2.17, ein " oben offener, dauerhafter, wiederverwendbarer, starrer, rechteckiger Modulbehälter, der manuell und/oder mechanisch gehandhabt werden kann.\447 Abbildung 2.17: KLT (Quelle: SSI-Schäfer (2016)) Es gibt KLT in einer Vielzahl von Höhen448 bis zu einem Maximum von 320 mm mit drei unterschiedlichen Grundmaßen:449 • 200 x 300 mm, • 300 x 400 mm und • 400 x 600 mm. Diese Grundmaße passen modular auf die Grundflächen von Euro-Paletten (Maße 1200 x 800 x 144 mm) und International Organization for Standardization (ISO)-Paletten (Maße 1.200 x 1.000 x 150 mm) und ermöglichen so einen volumenoptimierten Transport.450 Wei- terhin besitzen KLT bestimmte Zusatzfunktionalitäten wie Griffe, Wasserablaufflächen und 444 Weitere Literatur zu solchen Einlagen bietet Koether (2012), S. 170 und Rosenthal (2016), S. 19. 445 Vgl. VDA 4500 (2006) und Klug (2010), S. 151. 446 Vgl. Klug (2010), S. 151. 447 Vgl. DIN EN 13199-1 (2000). 448 Eine detaillierte Auflistung der Abmessungen der unterschiedlichen KLT-Reihen findet sich im Anhang die- ser Arbeit im Abschnitt A.1. 449 Vgl. VDA 4500 (2006), S. 7. 450 Vgl. VDA 4500 (2006) und Klug (2010), S. 151 sowie DIN EN 13698-1 (2004). 59 Anbringungsmöglichkeiten für Steckkarten. Die Handhabung kann, wie in der Definition be- schrieben, sowohl manuell als auch automatisch erfolgen. Durch spezielle Einfahrnuten im KLT sind Auslagerungen im automatisches Kleinteilelager (AKL) durch das Regalbedienge- rät (RBG) möglich. Weiterhin können R-KLT und RL-KLT, dank besonderen Rasterböden mit Stapelfüßen, nicht nur vertikal formschlüssig gestapelt werden, sondern auch kreuzför- mig.451 Die kreuzförmige Stapelung bietet eine erhöhte Verbundsicherung, da sich die Lagen gegeneinander abstützen.452 Die abschließende Sicherung eines solchen KLT-Turms erfolgt durch einen Ladeeinheitabschlussdeckel, der auch als Auflagedeckel oder Abschlussplatte bezeichnet wird.453 Eine besondere Rolle im KLT-System nimmt der F-KLT ein. Es handelt sich dabei um einen faltbaren KLT, dessen Volumen im zusammengefalteten Zustand nur 1/3 des Volumens des aufgeklappten Zustand beträgt.454 Bisher finden diese Ladungsträger nur selten Einsatz in der Automobilindustrie, da die geringere Stabilität und die kürzere Haltbarkeit sowie der zu- sätzliche Handlingsaufwand für das Klappen wesentliche Nachteile des F-KLT darstellen.455 GLT sind tragende und unterfahrbare sowie teilweise auch umschließende Förderhilfsmit- tel, die meist für großvolumige Montageteile oder das Zusammenfassen von Stückgütern (beispielsweise Kästen oder KLT) eingesetzt werden.456 Die bekanntesten Typen dieser La- dungsträger sind Paletten, Ladegestelle und Großbehälter. Paletten können in Flachpalet- ten457 und Boxpaletten unterteilt werden.458 Flachpaletten sind in unterschiedlichen Mate- rialausprägungen (z. B. Kunststoff, Holz, Aluminium, Stahlblech, Pappe) und abweichenden Grundmaßen verfügbar. Die bekanntesten Grundmaße sind diejenigen der Euro459- und ISO- Palette460, wobei von der Euro-Palette, die auch als DIN-Palette461 bezeichnet wird, weltweit zwischen 400 und 500 Mio. Stück im Umlauf sind.462 Boxpaletten hingegen bieten über den Transport des Materials hinaus noch einen zusätzlichen Nutzen durch die Bereitstellung der transportierten Güter am Verbauort. Sie können unterteilt werden in:463 • Gitterboxpaletten: Auch als Gitterbox bezeichnet sind diese Förderhilfsmittel, neben der Euro- und ISO-Palette, die am häufigsten anzutreffenden Großladungsträger in 451 Vgl. Koether (2012), S. 169. 452 Vgl. Martin (2014), S. 64. 453 Vgl. Klug (2010), S. 152. 454 Vgl. Roos und Coskun (2011), S. 11. 455 Vgl. Lochmahr (2016), S. 221. 456 Vgl. Klug (2010), S. 150. 457 Flachpaletten sind unterscheidbar in Einweg- und Zweiwege- / Vierwegepaletten. Die Einwegpalette gilt als verlorene Palette, die teilweise auch als Montageträger zum Einsatz kommt. (Vgl. Jünemann (1989), S. 127) Zweiwege- oder Vierwegepaletten ermöglichen das Ein- oder Unterfahren mit Flurförderfahrzeugen aus zwei oder vier Richtungen. (Martin (2014), S. 67 f.). 458 Vgl. Wurch (1982), S. 75 und Martin (2014), S. 67 f. 459 Die Grundfläche der Euro-Palette beträgt 1.200 x 800 x 144 mm. 460 Die Grundfläche der ISO-Palette beträgt 1.200 x 1.000 mm x 144 mm. 461 Die DIN-Palette ist gemäß Gütenorm der Union Internationale des Chemins de Fer - Internationaler Eisen- bahnverband (UIC) im Merkblatt UIC 435-2 beschrieben. 462 Vgl. DIN EN 13698-1 (2004) und Kuhn u. a. (2011b), S. 13. 463 Vgl. Martin (2014), S. 68. 60 der Automobilindustrie.464 Es gibt unterschiedliche Ausprägungen der Gitterbox aus Metall und Kunststoff, teilweise faltbar und beide Ausprägungen auch mit Klappen. Aufgrund des Gewichts muss das Handling der Gitterboxen durch Flurförderfahrzeuge (beispielsweiseGabelstapler) oder mit Hilfe von speziellen E-Rahmen imRoutenzug er- folgen.465 Ein besonderes häufig eingesetzter Typ der Gitterbox ist die Euro-Gitterbox- Pool-Palette, siehe Abbildung 2.18, die genau dem Euro-Paletten Grundmaß nach DIN EN 13698-1 entspricht und bei einem Eigengewicht von 90 kg eine Tragkraft von 1.000 kg sowie fünffache Stapelhöhe ermöglicht.466 Die Materialbereitstellung am Montage- ort mithilfe von Großladungsträgern wird in Kapitel 2.4.5 beschrieben. • Einweg-Boxpaletten: Bei dieser Bauform ist eine Flachpalette fest mit einem darauf montierten Karton oder einer Kiste verbunden. Diese Bauform ist auf einmalige Ver- wendung ausgelegt.467 • Vollwand-Boxpaletten: Diese Boxpaletten bieten über geschlossene Seitenwände, die maximal halb abklappbar sind, Aufnahmemöglichkeiten für Schüttgüter.468 • Rungen- oder Stapelgestelle: Diese Form der Großladungsträger wird für sperrige Gü- ter oder die Bildung von Ladeeinheiten von Sonderladungsträgern, die nicht einzeln unterfahrbar sind, beispielsweise Styroporkästen, verwendet. Abbildung 2.18: Gitterbox (Quelle: SSI-Schäfer (2017b)) SLT, auch als Spezialladungsträger bezeichnet, sind Transportgestelle oder Transportbehäl- ter, die für ein bestimmtes Montageteil oder bestimmte Materialien entwickelt, konstruiert und 464 Vgl. Gleißner und Femerling (2008), S. 119. 465 Vgl. Klug (2010), S. 150. 466 Vgl. DIN EN 13698-1 (2004) und Vgl. Klug (2010), S. 151. 467 Vgl. Martin (2014), S. 68. 468 Vgl. Martin (2014), S. 68 und Jünemann (1989), S. 134. 61 gebaut wurden.469 Spezielle Aufnahmevorrichtungen aus denWerkstoffen Kunststoff, Metall, Holz oder Polystyrol470 in Gestalt von Einzel- oder Mehrfachaufnahmen sowie Zahnleisten fixieren und sichern das zu transportierende Material.471 Aufgrund der Anpassung an ein oder wenige Montageteile oder Materialien sind Spezialladungsträger nicht flexibel einsetz- bar. Während Universalladungsträger als Teil eines Pooling-Systems von mehreren Firmen gemeinsam genutzt werden und umlaufen, sind Spezialladungsträger meist Eigentum des OEM oder Zulieferers und werden nur im vordefinierten Kreislauf verwendet.472 Gründe für den Einsatz von Sonderladungsträgern sind einerseits spezifische Bauteilgeometrien oder Materialgewichte, die keinen anderen, beschädigungsfreien Transport ermöglichen und an- dererseits besondere ergonomische oder automatisierungsgetriebene Vorgaben der Bestü- ckung oder Entnahme der Materialien.473 Kartons oder Kartonagen gehören zu den tragenden und umschließenden Förderhilfsmitteln die nicht unterfahren werden können.474 Die Papier- und Kartonsorten für den Einsatz in Kartonagen sind in der DIN 6730 festgeschrieben.475 Sie werden vor allem für logistische Umläufe eingesetzt, bei denen das Material längere Zeit (Beispielsweise mehrere Wochen bei Materiallieferungen von Zulieferern aus Asien oder Afrika an deutsche Automobilwerke) unterwegs ist.476 Während der Vorteil von Kartonagen der günstige Anschaffungspreis ist, gelten die begrenzte Nutzbarkeit und die geringe Stabilität bei Feuchtigkeit oder Nässe, wenn die Kartonagen nicht mit Nassfestmitteln besonders bearbeitet sind, als Nachteil.477 2.4.4 Lagertechnik Damit die in Kapitel 2.3 beschriebenen Belieferungsformen eine bedarfsgerechte Materi- alversorgung gewährleisten können, sind jeweils geeignete Lagertypen vorzuschalten. Zur Deckung des Bedarfs bei Sondersituationen (z. B. Staus, Unfälle oder kleinere technische Defekte bei den Zulieferern) werden häufig Übergangspuffer oder Notpuffer zwischen den Zulieferern und den Produktionswerken vorgehalten.478 Die Auslegung des Lagers und die Bestimmung des Lagertyps erfolgt dementsprechend über die Art, Menge und Größe der zu lagernden Materialien sowie die erforderliche Umschlagsleistung unter Einbeziehung eines Sicherheitspuffers.479 Je nach Lagertyp kommen unterschiedliche Lagermittel, beispielswei- se Regaltypen wie Durchlaufregale oder Fachbodenregale, zum Einsatz. Die Ein- und Aus- 469 Klug (2010), S. 152. 470 Polystyrol ist in der Verarbeitung als Schaumkunststoff, sogenannter Styropor, bekannt. 471 Klug (2010), S. 152. 472 Vgl. Boysen u. a. (2015), S. 117. 473 Vgl. Klug (2010), S. 152 f. 474 Vgl. Wannenwetsch (2008), S. 114. 475 Vgl. DIN 6730 (2011). 476 Der VDA gibt in der Empfehlung VDA 4525 Hinweise für die Verwendung von Kartons als standardisierte Einwegverpackung für die Seecontainer-Anwendungen. (Vgl. VDA 4525 (2009)). 477 Vgl. Seidel und Gerber (2011), S. 41 und Martin (2014), S. 89. 478 Vgl. Hessenberger und Krcal (1997), S. 73. 479 Vgl. Koether (2012), S. 127. 62 lagerung von Materialien im Lager erfolgt, je nach Lagermittel, entweder manuell oder über Lagerbedientechnik480 wie beispielsweise Hochregalstapler.481 Im Folgenden werden die wesentlichen Lagertypen für die Automobilproduktionslogistik vorgestellt: Hochregallager (HRL) sind definiert als " [...] ein Gebäude ab 12 Meter Höhe, das zur effizi- enten Lagerung von Waren genutzt wird [...]\482. Bei der Bauweise können Silo- und Hallen- bauweise unterschieden werden.483 Ein Lagersystem wird als automatisches Hochregalla- ger (aHRL) bezeichnet, wenn die Funktionen Ein- und Auslagern des HRL automatisiert sind. Für die Ein- und Auslagerung vonWaren werden spezielle Regalförderfahrzeuge, Hochregal- stapler oder RBG484 eingesetzt.485 Als Vorteile können eine hohe Flächenausnutzung und kurze Auslagerungszeiten aufgelistet werden. Laut VDI Richtlinie 3630 ist ein AKL " [...] eine kompakte und in sich abgeschlossene Ein- heit\486. Koether bezeichnet AKL vereinfacht als verkleinerte Hochregallager.487 In einem AKL werden große Mengen von KLT488 vorgehalten und zwischengelagert, um zeitgerich- tet je nach Abruf ausgelagert zu werden, siehe Abbildung 2.19. Das System funktioniert nach dem Ware zu Mann-Prinzip.489 Im Kern besteht ein AKL aus großen Lagerregalen in deren Fächer die Ladungsträger oder die Ladehilfsmittel (z. B. KLT, Tablare oder Kartons) einfach- oder doppeltief gelagert werden. Zwischen zwei gegenüberliegenden Regalen läuft ein RBG, welches nach dem gleichen Prinzip funktioniert wie das RBG beim HRL. Je nach Funktionsweise des Logistikkonzepts und des Anwendungsfelds befinden sich in einem La- dehilfsmittel ein bis mehrere Artikel. Über eine Förderanlage gelangen die entnommenen Ladehilfsmittel zum Übergabepunkt an dem entweder eine Kommissionierung aus dem La- dehilfsmittel stattfinden kann, oder das gesamte Ladehilfsmittel entnommenwird. Als Vorteile dieser Lagerform können, ähnlich wie beim HRL, die hohe Flächenausnutzung und niedrige Auslagerungszeiten gesehen werden.490 480 Nyhuis et al. zählen auch Kommissioniertechnik wie Pick-by-light-Systeme zur Lagerbedientechnik. (Vgl. Nyhuis u. a. (2012), S. 298). 481 Vgl. Nyhuis u. a. (2012), S. 298. 482 Knauer (2009), S. 7. 483 Vgl. Overmeyer (2011), S. U89. 484 RBG sind automatische Geräte zur Be- und Entladung von Material aus einem Regal. Sie verfügen über ei- nen vertikalen Mast und laufen im Regalgang an der Ober- und Unterseite in einer Führung. (Vgl. Günthner u. a. (2011), S. U89) Ein Hubwagen kann am Mast vertikal verfahren und positioniert das Lastaufnahmemit- tel, welches über eine ausfahrbare Aufnahmeeinheit die Ladehilfsmittel aus den Regalfächern entnehmen und einlagern kann. (Vgl. Overmeyer (2011), S. U89 und Martin (2011), S. 406). 485 Vgl. Tiedtke (2007), S. 328 und Bode und Preuß (2004), S. 103. 486 VDI 3630 (2006), S. 3. 487 Vgl. Koether (2012), S. 134. 488 Meist zwischen 10.000 und 80.000 KLT. 489 Vgl. Martin (2011), S. 407. 490 Vgl. Martin (2011), S. 408. 63 Abbildung 2.19: AKL (Quelle: SSI-Schäfer (2014)) Die simpelste Form der Lagerung wird als Bodenlager bezeichnet. Der Aufbau ist einfach, da keine Einrichtung (außer Bodenmarkierungen zur Erhaltung der Ordnung) notwendig sind.491 Je nachdem, ob einzelne Blöcke oder Zeilen des Lagerguts gebildet werden, spricht man von Blocklagerung oder Zeilenlagerung.492 Bei beiden Formen werden die Güter auf- und nebeneinander angeordnet, was den direkten Zugriff auf alle Güter einschränkt.493 Dem- entsprechend häufig müssen zuerst Entstapel- oder Umlagerungsvorgänge durchgeführt werden, bevor auf die betreffenden Güter direkt zugegriffen werden kann.494 Während die Blocklagerung eine höhere Flächennutzung ermöglicht, sind die Zugriffszeiten beim Zeilen- lager niedriger. Für alle Lagertypen gilt, betreffend die Materialversorgung und die damit einhergehenden Kosten, ein einfacher Bezug zwischen dem Zeitraum der Vorausproduktion und der Höhe der Lagerhaltungskosten. Je früher Materialien vorausproduziert werden, desto höher sind die Lagerbestände und die damit verbundenen Lagerhaltungskosten.495 2.4.5 Bereitstelltechnik Die wesentlichen Anforderungen an die Bereitstelltechnik sind eine ergonomische, prozess- sichere und greifraumoptimale Materialbereitstellung für die Montage. Diese Anforderungen sollen durch geeignete Bereitstelleinrichtungen (z. B. Regale und Ablageflächen)496 und Be- reitstellmittel gelöst werden. Dabei gilt es zu beachten, dass die geforderten Eigenschaften für Bereitstellmittel und Förderhilfsmittel teilweise konträr sind. Während aus Sicht eines vo- lumenoptimalen Transportvorgangs ein bestimmter Behälter aufgrund seiner Größe für ein Material besonders geeignet ist, entspricht dieser möglicherweise nicht den Anforderungen 491 Vgl. Overmeyer (2011), S. U88. 492 Vgl. Koether (2012), S. 125 f. 493 Vgl. ten Hompel und Schmidt (2013), S. 74. 494 Vgl. Tiedtke (2007), S. 328. 495 Vgl. Zäpfel (1989), S. 248. 496 Vgl. Nyhuis u. a. (2012), S. 298. 64 der Materialbereitstellung für einen raschen und beschädigungsfreien Materialzugriff. Die grundsätzliche Anforderung der Materialbereitstellung ist es, den kleinstmöglichen Be- hälter auszuwählen, der die Wiederbeschaffungszeit, also den Zeitraum vom Abruf bis zum Eintreffen des Materials, überbrückt. Dabei ist auch die Verbauquote zu beachten, die angibt welcher prozentuale Anteil der Montageaufträge dieses Montageteil oder diese Komponente enthalten.497 Unter Verwendung der folgenden Formel lässt sich die minimale Bereitstellmen- ge am Verbauort BMV O berechnen:498 BMV O = TWB Tt MBF  V BQ (2.3) wobei: TWB =Wiederbeschaffungszeit [min] Tt = Taktzeit [min] MBF = Materialbedarf je Montageeinheit [Stck.] V BQ = Verbauquote [%] Grundsätzlich kann die Materialbereitstellung in der Automobilindustrie bei einer Vielzahl der Anwendungsfälle in vier Gruppen aufgeteilt werden. Dies sind erstens die Bereitstellung per Gitterbox oder Sonderladungsträger, zweitens die Bereitstellung per Durchlaufregal, drittens die Bereitstellung per Warenkorb und viertens die Bereitstellung per Stetigförderer. Diese werden nachfolgend beschrieben: Bei derMaterialbereitstellung per Gitterbox oder Sonderladungsträgermuss grundsätz- lich zwischen Ein- und Zweibehälterprinzipien unterschieden werden. Das Material wird in der Gitterbox oder im Sonderladungsträger entweder per Gabelstapler oder per Routenzug zum Verbauort transportiert und dort direkt neben dem Montageband vorgehalten, dieser Platz wird auch als Materialstreifen499 bezeichnet .500 Für die Bereitstellung kommen beim Zweibehälterprinzip zwei Vorgehensweisen zum Einsatz. Entweder es ist ausreichend Band- anstellfläche vorhanden, um beide Behälter (leer und voll) nebeneinander am Band platzie- ren zu können oder, bei beengten Platzverhältnissen, kommen Drehtische zum Einsatz.501 Bei diesen Drehtischen steht immer der aktuelle Behälter, auf den der Montagemitarbeiter gerade zugreift, vorne am Band und auf dem hinteren Platz des Drehtellers wartet ein leerer Behälter auf seine Abholung bzw. ein voller Behälter steht als Nachschub bereit. Die Materialbereitstellung per Durchlaufregal findet sich aktuell in einer Vielzahl von Va- riationen in den großen Automobilwerken. Die Regale, auch als Durchlaufregale bezeichnet, 497 Vgl. Dörmer (2013), S. 35 und Pröpster (2016), S. 94. 498 Vgl. Schedlbauer (2008), S. 122. 499 Weitere Beschreibungen des Materialstreifens finden sich beispielsweise in Motzer (2015), S. 14. 500 Vgl. Boysen u. a. (2015), S. 116. 501 Vgl. Motzer (2015), S. 56. 65 werden vom Materialanfahrweg aus durch das Logistikpersonal befüllt und verfügen über Rollenbahnen mit einer Neigung in Richtung des Montagebands. Dadurch rutschen die La- dungsträger mit dem Material, dank Schwerkraft502, immer in Richtung des Montagemitar- beiters.503 Nach der Entnahme der Materialien aus den Ladungsträgern setzt der Montage- mitarbeiter den leeren Behälter auf eine zusätzliche Rollenbahn für das Leergut, die über eine Neigung in Richtung Materialanfahrweg verfügt. Gleichzeitig erfolgt entweder über eine Kanban-Karte, oder über einen Schalter beim elektronischen Kanban, der nächste Materi- alabruf. Das Leergut wird durch den Logistikmitarbeiter im Rahmen der Belieferung von neu- en Ladungsträgern eingesammelt. Beim Inhalt der Ladungsträger lassen sich zwei Arten unterscheiden: Einmal der sortenreine Inhalt, bei dem ein Ladungsträger nur mit gleichen Teilen befüllt ist und auf der anderen Seite der sequenzierte Inhalt, bei dem das Material in Sequenz der Montage im Ladungsträger einsortiert ist. Während für die erste Variante mehr Bereitstellplatz notwendig ist, besteht bei der zweiten Variante ein größeres Fehlerpotenzial beim Materialabgriff.504 Abbildung 2.20: Durchlaufregal (Quelle: SSI-Schäfer (2017a)) In einigen Montagewerken kommt schon heute, siehe Abbildung 2.21 die Materialbereit- stellung per Warenkorb zum Einsatz505. Mit Warenkorb oder Car-Set, teilweise auch als kits oder kitting system bezeichnet, wird die für ein Fahrzeug, für einen gewissen Teileum- fang zusammengestellte, insbesondere vorkommissionierte und sequenzierte, Materialzu- sammenstellung beschrieben.506 Dabei werden Gestelle507 in einem Kommissionierbereich, meist manuell, mit vorgegebenen Montageteilen für ein Fahrzeug befüllt und zur ersten vor- 502 Aus diesem Grund werden die Regale im englischen als gravity flow racks bezeichnet. (Vgl. Bozer und McGinnis (1992), S. 2). 503 Vgl. Boysen u. a. (2015), S. 116 und Schedlbauer (2008), S. 126. 504 Vgl. Battini u. a. (2012), S. 211. 505 Beispielsweise im Motorenwerk von Porsche in Zuffenhausen, im Mercedes Sprinter Werk in Ludwigsfelde, in der Audi R8-Fertigung in Neckarsulm und gerade auch in den asiatischenWerken von Toyota und Nissan. 506 Vgl. Aoki u. a. (2014), S. 379 sowie Elkin (2006), S. 28 sowie Klug (2010), S. 173 f. und Schlott (2005), S. 38. 507 Diese Gestelle sind mit Rollen versehen und meist aus Profilschienen zusammengeschraubt, um bei Mo- dellveränderungen angepasst werden zu können. 66 gesehenen Montagestation transportiert.508 Ab dort folgt der Warenkorb dem zugewiesenen Fahrzeug auf der Montagelinie parallel mit und jeder Montagemitarbeiter entnimmt an sei- ner Station die passenden Materialien bis der Warenkorb leer ist.509 Die Montageteile sind meist derart auf dem Warenkorbgestell platziert, dass sowohl eine optimale Entnahme für den Montagemitarbeiter gewährleistet ist als auch der Falschabgriff510 reduziert wird.511 Da somit der Montagemitarbeiter keine Auswahl von unterschiedlichen Varianten von Mon- tageteilen durchführen muss, ist das Fehlerpotenzial bei dieser Bereitstellungsform geringer als bei der Bereitstellung per Durchlaufregal.512 Die Materialbereitstellung per Warenkorb bietet sich besonders bei Verwendung von kleineren und mittelgroßen Montageteilen an, da einerseits der notwendige Fahrweg für denmitfahrendenWarenkorb kleiner gehalten werden kann und andererseits eine größere Belademenge an Montageteilen für das Gestell möglich ist.513 Abbildung 2.21: Warenkorb (Quelle: Daimler (2015)) Bei der Materialbereitstellung mittels Stetigförderer ist am Verbauort ein Entnahmepunkt für den Stetigförderer vorgesehen. Diese Bereitstellungsart kommt häufig bei großen, schwe- ren und sequenzierten Montageteilen zum Einsatz, beispielsweise bei Rädern, Sitzen und Armaturenbrettern. Der Stetigförderer verbindet dabei meist den Vormontage- mit dem End- montagebereich. 508 Vgl. Bozer und McGinnis (1992), S. 3 und Motzer (2015), S. 56. 509 Vgl. Boysen u. a. (2015), S. 115. 510 Der Begriff Falschabgriff oder Fehlabgriff bezeichnet in diesem Zusammenhang die Entnahme des falschen Materials aus einer Bereitstellungsform, beispielsweise einem Regal. Der Fehler ist dabei menschlicher Natur und kann durch unklare Kennzeichnung, Ablenkung oder fehlende Konzentration entstehen. (Vgl. Grünz (2004), S. 47). 511 Vgl. Klug (2010), S. 273. 512 Vgl. Bozer und McGinnis (1992), S. 1 f. 513 Vgl. Battini u. a. (2012), S. 211 und Boysen u. a. (2015), S. 115. 67 2.4.6 Technisches Materialflusssystem In ihrer Kombination bilden die drei vorgestellten Technikelemente (Fördertechnik, Lager- technik und Bereitstelltechnik) das technische Materialflusssystem, welches wesentlich für die geplante Funktionalität der Materialbereitstellungsstrategien verantwortlich ist.514 Beim Einsatz der Technikelemente, insbesondere von Flurförderzeugen, sind die folgenden Ziel- bedingungen zu beachten515: • optimale Nutzung – Minimierung der Transportkosten durch möglichst optimale Volumenausnutzung und geringe Leerfahrten – Maximierung der zeitlichen und funktionalen Auslastung • hohe Flexibilität – Anpassung an betriebliche Änderungen mit minimalem Aufwand – Breites Transportspektrum • hoher Servicegrad – Minimierung der Auftrags- und Transportzeiten – Reaktionsmöglichkeit bei Eilaufträgen • hohe Transparenz – Anstreben von Kennzahlen in Echtzeit – Verursachungsgerechte Kostenverrechnung 2.5 Fazit Die heutige Automobilproduktionslogistik ist durch die starre Fördertechnik und die bestehen- den Anlieferungskonzepte in Bezug auf Flexibilität und Wandlungsfähigkeit beschränkt.516 Während den Kunden in den 1950er Jahren bei einem VW Käfer kaum Wahlmöglichkeiten für die Innenausstattung geboten wurden, siehe Abbildung 1.3, war eine wirtschaftliche Pro- duktion unter Verwendung von getakteter Fließfertigung mit Hängeförderern und in einem Bandlayout möglich. Dadurch bestand die Aufgabe der Intralogistik bis vor einigen Jahrzehn- ten lediglich im Wareneingang, der Zwischenlagerung und der Bereitstellung von bestellten Ladungsträgern am Montageort. Den eigentlichen Kommissionieraufwand musste der Mon- tagemitarbeiter leisten. Diese Vorgehensweise hat sich in den letzten Jahrzehnten geändert. 514 Vgl. Bullinger und Lung (1994), S. 38. 515 Vgl. Schulte (2013), S. 159 nach Schulze und Weber (1987), S. 13 f. 516 Vgl. Scholl (1999), S. 2. 68 Durch den Anstieg der Ausstattungsmöglichkeiten und Modellvarianten musste eine immer größer werdende Materialvarianz an den Montagestationen abgebildet werden. Dabei reicht der Platz für die logistische Bereitstellung des Montagematerials an der Montagelinie kaum noch aus517. Aus diesem Grund wurde die abgestimmte Materialversorgung und Vorkom- missionierung sowie die Materialsequenzierung immer wichtiger. Dabei wird nur das Mate- rial zum Verbauort transportiert, welches dort nach kurzer Zeit auch verbaut wird. Hierbei muss angemerkt werden, dass eine montagegerechte Materialbereitstellung immer mit zu- sätzlichen Arbeitsaufgaben in den vorgelagerten Prozessen, insbesondere der Logistik (z. B. Kommissionieraufwand), verbunden ist.518 Weiterhin führt der Anstieg der Modell- und Ausstattungsvarianten zu erheblichem Planungsaufwand in der Produktion. Hierzu zählen beispielsweise Restriktionen für die Einplanung der zu fertigenden Fahrzeuge in die Monta- ge.519 Auf Seite des physischen Materialflusses stellten die Verwendung von Durchlaufregalen und später Supermärkten und Routenzügen zeitlich gesehen für bestimmte Phasen zufrieden- stellende Lösungen für die Situationen dar.520 Auf der Seite des Informationsflusses wurden der Materialabruf per Kanban und die Materialbereitstellungsstrategien JIT und JIS zum Ein- satz gebracht. Während der Materialabruf per Kanban einen transparenten Prozess liefert ist gleichzeitig auch der Steuerungs- und Kommissionieraufwand geringer. Insbesondere für großvolumige und wertvolle Materialien werden die Materialbereitstellungsstrategien JIT und JIS zum Einsatz gebracht, bei der laut Klug im Vergleich zum Materialabruf per Kanban ein höherer Steuerungs- und Kommissionieraufwand anfällt.521 Dieser höhere Aufwand entsteht durch die notwendige Abstimmung der Produktions- undMaterialbereitstellungsprozesse.522 Durch den Einsatz von Informationstechnologie wurden die Materialbereitstellungsstrategi- en effizienter und schneller in Bezug auf die Reaktionsgeschwindigkeit. Anschließend folgte in einigen Unternehmen die Einführung der Materialbereitstellung per Warenkorb, die einen ähnlichen Kommissionieraufwand wie JIT und JIS besitzt, aber mit geringerem Steuerungs- aufwand auskommt. Aufgrund der Vor- und Nachteile der einzelnen Strategien sind in der Praxis häufig Mischformen der Materialbereitstellungsformen zu beobachten.523 Die aktuell weiter steigende Variantenvielfalt stellt die Automobilproduktionslogistik vor Herausforderungen in Bezug auf effiziente und dadurch kostengünstige Materialflüsse. Die bisherigen Konzepte für die Materialbereitstellung stoßen somit aktuell an Ihre Gren- zen.524 Durch die zusätzliche Einbindung von Logistikdienstleistern, bezeichnet als Logistik- 517 Vgl. Golz (2014) und Boysen u. a. (2015), S. 109 sowie Battini u. a. (2012), S. 210. 518 Vgl. Röhrig (2002), S. 109. 519 Beispielsweise gibt es in vielen Montagewerken sogenannte Model-Mix-Begrenzungen, bei denen von 10 hintereinander zu montierenden Fahrzeugen nur zwei eine Vollausstattung oder bestimmte Sonderumfänge beinhalten dürfen, um von der Montagemannschaft und innerhalb der Taktzeit wirtschaftlich handhabbar zu sein. (Vgl. Aoki u. a. (2014), S. 380). 520 Vgl. Scheel und Chilian (2007), S. 308. 521 Vgl. Klug (2010), S. 301 522 Vgl. Wildemann (2001), S. 35. 523 Vgl. Röhrig (2002), S. 109. 524 Vgl. Wehking und Popp (2015a), S. 326. 69 Outsourcing525, werden in vielen Werken die gestiegenen Variantenzahlen dank niedrige- rem Lohnniveau der Dienstleister (als beim OEM), deren eigenen Investitionsmitteln sowie spezifischem Know-how noch wirtschaftlich durchgeführt werden.526 Das Einsparpotenzial bei diesen Auslagerungen scheint in naher Zukunft erreicht zu werden. Auch in Bezug auf Flexibilität und Wandlungsfähigkeit, insbesondere für Produktionen der Stückzahl 1, stoßen die aktuellen Logistikkonzepte an Grenzen. Die Bereitstellungsformen JIT mit vorgeplanten Anlieferzeitfenstern und JIS mit stundenweise vorkommissionierten Ladungsträgern machen kurzfristige Änderungen in derMontagereihenfolge entweder nicht möglich oder führen zu ho- hem Aufwand und steigenden Kosten.527 Verbunden mit dem Anstieg der Varianten hat auch die Zahl an unterschiedlichen Ladungsträgern zugenommen. Die entstandene Ladungsträ- gervielfalt (Gitterboxen, Sonderladungsträger, KLT und Kartons) beschränkt die Flexibilität undWandlungsfähigkeit der Inbound-Logistik erheblich. Denn je nach Ladungsträger können nur bestimmte Logistikkonzepte ausgewählt werden. Optimierungen in der Materialbereitstel- lung durch die Verwendung von anderen Konzepten sind kurzfristig nicht möglich. Außerdem müssen Sonderladungsträger bzw. Einlagen in den Ladungsträgern genau zum passenden Lieferanten zurückkehren sowie bei Modellumstellungen und den damit verbundenen Geo- metrieveränderungen neu konzipiert und umgebaut werden. Der Informationsfluss für Materialien verläuft in denmeisten der von uns besuchtenWerke528 abrufgesteuert auf Basis von Kanban-Karten oder elektrischen Kanban-Signalen, ausgelöst durch einen Druckknopf am Verbauort. Dementsprechend ist für die Zukunft der Aufbau von flexiblen, wandlungsfähigen und wandelbaren Strukturen für die Automobilproduktions- logistik notwendig, um auch in Jahrzehnten noch in Hochlohnstandorten, wie beispielsweise Deutschland, Fahrzeuge effizient zu produzieren. Während andere Länder bei den Produk- tionstechnologien und der Qualität aufholen, können Sie aufgrund des niedrigeren Lohnni- veaus529 noch einige Jahre länger weniger effiziente Prozesse durchführen und trotzdem rentabel produzieren. 525 Lehmann beschreibt, dass das Outsourcing von Logistikaktivitäten bei den OEMs häufig als Teil der Kon- zentration auf die Kernkompetenzen aufgefasst wird. (Vgl. Lehmann (2002), S. 184). 526 Vgl. Dickmann (2009), S. 318 und Baumgarten (2008), S. 58. 527 Vgl. Klug (2011), S. 60. 528 Eine Aufstellung der besuchten Werke findet sich in Kapitel 2.3. 529 Vgl. Spath (2008), S. 11. 70 3 Neuartige Logistikkonzepte für einewandelbare Automobilpro- duktion der Zukunft In diesem Kapitel werden die neuartigen Logistikkonzepte zur Unterstützung einer flexiblen und wandlungsfähigen Produktion von Automobilen sowie die zugehörigen neuen Betriebs- mittel beschrieben. In Zukunft soll dieMontage der Fahrzeuge ohne starre Fördertechnik stattfinden. Stattdessen finden sich in einer leeren Halle, die nur über Heizung, Klimaanlage, Strom- und Druckluft- anschlüsse verfügt, mobile Plattformen auf denen theoretisch alle Fahrzeuge eines Herstel- lers montiert werden können. Dabei ist die Idee, dass diese neuartigen Montagewerke für mehrere Fahrzeugmodelle, beispielsweise das Fahrzeugmodell A (Kleinwagen), das Fahr- zeugmodell B (Limousine) und Fahrzeugmodell C (SUV), gleichmäßiger ausgelastet werden können bzw. sich auf Veränderungen der Fertigungs- und Zuliefersituationen flexibler und somit kostengünstiger anpassen lassen. Eine effiziente Neugestaltung der Produktion und Logistik von Automobilen wird nur erreicht, wenn die logistischen Vorgänge von Beginn an mit in die Konzeptgestaltung einbezogen werden, also eine simultane Planung von Produktions- und Logistikprozessen stattfindet.530 Andernfalls würde die Vorgehensweise der letzten Jahrzehnte wiederholt werden: Auf Basis von Veränderungen in der Produktion entstehen logistische Herausforderungen, die sich nur über Mehraufwand und zusätzliche Kosten bewältigen lassen. Dieser Fall tritt ein, wenn die Montageverantwortlichen auf Basis der Produktionsinteressen, beispielsweise die Auslas- tung der Montagemitarbeiter, die logistischen Vorgänge ausblenden und effiziente Verfahren für die Montage erarbeiten. Die Logistik hat anschließend die Aufgabe, die komplexere Mate- rialbereitstellung des neuen Montagekonzepts zu ermöglichen. Verständlicherweise werden bei dieser Vorgehensweise nur lokale Suboptima für die Montage erreicht und die Lagerbe- stände sowie die Durchlaufzeiten sind hoch.531 Folglich wurde in der Vergangenheit häufig davon gesprochen, dass die Produktion zu Lasten von Kosten in anderen Bereichen, spezi- ell der Logistik, optimiert wurde.532 Diese alte Vorgehensweise soll sich nicht wiederholen, weshalb die Konzepte der vorliegenden Arbeit im Projekt ARENA2036 gleichzeitig in enger Abstimmung zwischen Montage- und Logistikverantwortlichen entwickelt wurden. Jede Pro- zessoptimierung in einem Bereich wurde sorgsam mit den Auswirkungen auf den anderen Bereich der ARENA-Teilprojekte abgestimmt. 530 Vgl. Mößmer u. a. (2007), S. 12 und Klug (2010), S. 257. 531 Vgl. Zäpfel (1989), S. 93 f. 532 Beispielsweise wird dasWerkerdreieck, also der vomMontagemitarbeiter zurückgelegteWeg zwischen den drei Eckpunkten Entnahmeort der Materials, Einbauort des Materials und Ausgangsposition des Taktes (da sich das Fahrzeug auf dem Plattenband in der Zwischenzeit weiter nach vorne bewegt hat), möglichst klein gehalten, damit vom Montagemitarbeiter nur wenige Meter zurückgelegt werden müssen. (Vgl. Dör- mer (2013), S. 22) Die Logistik hat dafür einen erhöhten Aufwand, da die bereitzustellenden Materialien optimal für den Montagemitarbeiter positioniert werden müssen und ein effizienter Materialanfahrweg eine niedrigere Priorität bekommt. (Vgl. Klug (2010), S. 264 f. sowie Hartel (2015), S. 113). 71 3.1 Modulwerk Im Gegensatz zu der in Kapitel 2.2 präsentierten, festen Verkettung der unterschiedlichen Gewerke und Montagebereiche, entstand vor ca. 15 Jahren die Idee von zukünftigen Monta- gesysteme für variantenreiche Serienprodukte und somit auch Automobilfertigungen als so- genanntes Modulwerk533, um mehr Flexibilität und Wandlungsfähigkeit zu ermöglichen.534 Dargestellt ist ein derartigerWerksaufbau alsModulwerk symbolisch in Abbildung 3.1. Ausge- hend vomPresswerk gelangen die Blechteile entweder über einen Puffer zur Karosseriemon- tage und anschließend zur Lackierung oder direkt in die Modulwerke mit eigener Lackierung. Zentrale Idee ist es, dass sich die einzelnen Module in den Modulwerken bis zum einbaufä- higen Zustand komplett vorfertigen lassen.535 Abhängig von den zu fertigenden Karosserie- bzw. Fahrzeugtypen, Motoren- oder Ausstattungsvarianten werden die Module in der End- montage zusammengesetzt. Weiterhin soll das Modulwerk bei Bedarf die Neuanordnung der Module ermöglichen.536 Presswerk Puffer Endmontage- bereiche Angelieferte Module Karosseriemontage Lackierung Modulmontage Lackierung Modulwerke Abbildung 3.1: Modulwerk für die zukünftige Automobilproduktion 533 Westkämper entwickelte die Idee für eine modulare Montage aufbauend auf Untersuchungen aus der Luft- fahrtindustrie. (Vgl. Westkämper (2001), S. 479 f.) Aber die Idee für eine Ablösung von Band und identischen Arbeitstakten bestand damals noch nicht. 534 Vgl. Westkämper (2001), S. 479 f. und Wiendahl und Klepsch (2006), S. 369. 535 Vgl. Westkämper (2001), S. 480. 536 Eine spezielle Hebeeinrichtung bzw. Manipulator für die schwere Batterie eines Hybridfahrzeugs wird bei- spielsweise nur bei Bedarf als Batterie-Montagezelle an der passenden Stelle angeordnet. Während der Produktion und Montage anderer Fahrzeuge wartet der Batterie-Manipulator an einem Bereitstellplatz auf seinen Einsatz. Durch diese Vorgehensweise könnte die bisherige Situation vom Bau einer Montagelinie für genau ein Fahrzeugmodell verworfen werden. 72 3.2 Matrixmontage Weiterhin ist, gegenüber der in Kapitel 2.1.1 dargestellten Form einer Linienmontage, im Rahmen des Forschungsprojekts ARENA2036, eine Montage der Fahrzeuge in Matrix- oder Schachbrettlayout ohne starre Fördertechnik geplant. Zentrale Idee ist dabei die Verwen- dung von flexiblen, skalierbaren Prozessmodulen537, die untereinander vernetzt sind.538 Pro- zessmodule, auch bezeichnet als cyber-physische Produktionsfraktale, können mit flexiblen Transportsystemen (z. B. FTF) vernetzt werden, sodass jede Variante eines Produkts einen individuell angepassten Fahrweg, in dieser Arbeit als Produktionspfad bezeichnet, durch die Produktion nehmen kann und nach Bedarf verschiedene Prozessmodule anfährt.539 Die Takt- zeiten der einzelnen Prozessmodule können je nach Produktionsvolumen angepasst werden. Zum Verlängern der Taktzeit ist es möglich den manuellen Anteil einzelner Arbeitsschritte zu erhöhen. Eine Verringerung der Taktzeit erfolgt beispielsweise durch eine skalierbare Auto- matisierung. Die Größe der Prozessmodule wiederum richtet sich nach der Komplexität des Produktionsschrittes.540 Diese unterschiedlichen Produktionspfade durch dieMontage erlauben eine detaillierte Steue- rung von bestimmten Fahrzeugen zu den jeweils notwendigen Stationen, den Prozessmo- dulen541. Müssen am jeweiligen Fahrzeug an bestimmten Montagestationen keine Monta- gearbeiten ausgeführt werden, dann fährt das Fahrzeug diese Station im Idealfall gar nicht an.542 Auch in Bezug auf die Antriebsvarianten liefert diese Vorgehensweise viel Potenzial, da ein Hybridfahrzeug gegenüber einem reinen Verbrennerfahrzeug zusätzliche Stationen anläuft. Eine visualisierte Darstellung dieser unterschiedlichen Pfade durch die Produktion ist in Abbildung 3.2 dargestellt. Prozessmodule (PM) sind Stationen, an denen Montagetätigkei- ten (z. B. Türenmontage, Sitzmontage, Einbau der Windschutzscheibe, Reifenmontage etc.) durchgeführt werden. Einerseits durch den Wegfall starrer Fördertechnik und andererseits durch die Verwendung von frei navigierenden Montageplattformen können die aufzubauen- den Fahrzeuge die Prozessmodule in unterschiedlicher Reihenfolge ansteuern. Wobei dies 537 Prozessmodule sind die kleinsten Einheiten eines Produktionssystems, die als abgeschlossene Einheit verlagert, vervielfältigt, ausgegliedert und rekonfiguriert werden können. (Vgl. Aurich u. a. (2003), S. 216) Innerhalb des Prozessmoduls befinden sich produktionsspezifische Komponenten des Aufbaus, wie bei- spielsweise Werkzeuge und Zuführeinrichtungen. (Vgl. Schuh (2008), S. 178 f.). 538 Vgl. Bauernhansl (2014), S. 21. 539 Vgl. Bauernhansl (2017), S. 355. 540 Vgl. Vogel-Heuser u. a. (2017), S. 17. 541 Die Modularisierung bezeichnet Hüttenrauch als Kernelement der dritten Revolution in der Automobilindus- trie. (Vgl. Hüttenrauch und Baum (2008a), S. 127). 542 Als Beispiel sollen hier die Fertigung einer Limousine und eines Cabrios dienen: Während das Cabrio auf seinem Montage- und Logistik-Groß-FTF eine spezielle Montagestation für die Dachmontage durchlaufen muss, könnte die Limousine im neuartigen Montagekonzept diese Station umfahren und ihre Durchlaufzeit verkürzen. 73 natürlich nur bei den Modulen möglich ist, deren Montagetätigkeiten im Vorranggraph543 par- allel zueinander stattfinden. In der Abbildung ist dies mit den Pfaden 1 und 2 eingezeichnet. Während ein Fahrzeug auf dem Produktionspfad 1 beispielsweise an den Stationen 1a, 2 und 3 bearbeitet wird, erfolgt für Fahrzeuge auf dem Pfad 2 eine Bearbeitung an den Sta- tionen 1b, 2 und 3. Weiterhin endet die Produktion bei Pfad 2 schon beim Prozessmodul 11, während Fahrzeuge auf Pfad 2 erst nach Prozessmodul 12 fertig montiert sind. Damit eine optimale Auslastung der Montage erreicht werden kann, gibt es einige Prozessmodule in doppelter oder dreifacher Ausführung (z. B. Prozessmodul 1a und 1b).544 Je nach Auslastungsgrad der Produktion (beispielsweise Planzahl oder Spitzenlast) und den jeweils zu produzierenden Ausstattungsvarianten (z. B. Motorvarianten: Diesel, Ben- ziner oder Hybrid) werden die zu fertigenden Fahrzeuge auf unterschiedlichen Pfaden durch das Schachbrettmuster hindurch bewegt. Weiterhin bedeutet dies auch, dass bestimmte Fahrzeuge des gleichen Typs, abhängig von der aktuellen Auslastung der Produktion, un- terschiedliche Montagestationen anlaufen. Darüber hinaus können Fahrzeuge mit Nachar- beitsbedarf direkt an der betreffenden Stelle ausgeschleust und nachgearbeitet werden. Dies ist wesentlich effizienter als bisherige Vorgehensweisen, siehe Kapitel 2.1.4. Abbildung 3.2: Anordnung von Prozessmodulen im Matrixlayout nach Foith-Förster und Bauernhansl (2015), S. 389 543 Vorranggraphen oder Montagevorranggraphen sind laut Dangelmaier gerichtete, zyklenfreie Graphen mit einer Menge von Knoten, die den Arbeitsvorgängen des betrachteten Produkts [z. B. Verschrauben] ent- sprechen. (Vgl. Dangelmaier (2003), S. 359) Die gerichtete Kante von einem Knoten i zu einem Knoten j ist die Vorrangfolge, sie stellt die Beziehung der verbundenen Arbeitsvorgänge i und j dar und legt somit fest, dass der Arbeitsschritt i vor dem Nachfolger j durchgeführt werden muss. (Vgl. Dangelmaier (2003), S. 359 und Bullinger u. a. (1993), S. 261 sowie Pfrang (1990), S. 2) Dementsprechend werden Vorranggraphen zur Bestimmung der Abhängigkeiten zwischen Arbeitsgängen und möglichen Nebenbedingungen genutzt. (Vgl. Dörmer (2013), S. 19 sowie Boysen u. a. (2007), S. 763). 544 Vgl. Wehking und Popp (2015a), S. 329. 74 3.3 Montage- und Logistik-Groß-FTF Damit die Ansätze einer Matrixmontage in der Automobilproduktion umgesetzt werden kön- nen, sind neue Betriebsmittel für die Förderung der im Aufbau befindlichen Fahrzeuge not- wendig. Im Rahmen des Projektes wurde deshalb am IFT ein Montage- und Logistik-Groß- FTF, siehe Abbildung 3.3, konzipiert, welches zu Beginn der Endmontage den Unterbo- den des aufzubauenden Fahrzeugs aufnimmt und durch das Montagelayout transportiert. Statt des Unterbodens könnte auch ein neuartiges Bodenmodul aufgenommen werden. Die Idee des Bodenmoduls stammt aus anderen Forschungsbereichen der ARENA2036 und beschreibt ein selbsttragendes Modul welches den Boden eines Fahrzeugs darstellt und den Ausgangspunkt der Montage bildet. Beispielsweise ist das Modul aus CFK gefertigt und wird schon während der Produktion mit Komponenten (z. B. Fluid- oder Stromleitun- gen) ausgestattet. Am Bodenmodul werden in der Montage unterschiedliche Komponenten (z. B. Achsen, Sitze und Armaturenbrett) befestigt, bevor zum Abschluss der Montage die Karossenhülle von oben aufgesetzt wird. Aktuell läuft die Konstruktionsphase des Montage- und Logistik-Groß-FTF, an die sich im Zeitverlauf die Bauphase des Prototyps anschließen soll. Mithilfe eingebauter Hub-, Dreh- und Schwenkfunktionen ermöglicht das Montage- und Logistik-Groß-FTF als flächenbeweg- liche Plattform die Durchführbarkeit einer Vielzahl von Montageschritten sowohl wenn es an Stationen anhält als auch im bewegten Zustand. Denn die Werker fahren auf dem Montage- und Logistik-Groß-FTF, siehe hierzu Abbildung 3.3, mit.545 Die eingebauten Hub-, Dreh- und Schwenkfunktionen verfolgen das Ziel, die Montageobjekte ergonomisch möglichst optimal für den Werker zu positionieren. Durch die Ausführung des FTF als Plattform mit einem umlaufenden Bereich gleicher Höhe, dem sogenannten Werkerrand, kann der Montagemit- arbeiter während der Fahrt des FTF bestimmte Arbeitsschritte ausführen. Ob die Montage idealerweise nur im gestoppten, nur im bewegten oder in beiden Zuständen stattfindet, muss anhand weiterer Forschung bestimmt werden. Während bestehende Plattenband- oder Flächenförderer bzw. C-Gehänge, siehe Kapitel 2.1.2, bei jedem Modellwechsel aufwendig angepasst oder teilweise ausgetauscht werden müssen,546 bietet das Montage- und Logistik-Groß-FTF hier deutlich mehr Flexibilität. Durch einen verstellbaren Aufnahmerahmen für die Unterböden, bezeichnet als Fahrzeugträger, sind kurzfristige Anpassung an unterschiedliche Fahrzeugmodelle und deren Abmessungen bzw. Aufnahmepunkte möglich, sodass die Montageplattform mit kleinen Anpassungen für unterschiedliche Modelle und somit auch über Modellwechsel hinweg einsetzbar ist.547 Ob- wohl die Erstinvestitionskosten für das Montage- und Logistik-Groß-FTF voraussichtlich hö- her sind als für einen Systemabschnitt eines Plattenbandförderers oder Gehänges, wird da- von ausgegangen, dass sich die Investition beim nächsten Modellwechsel amortisiert. Da 545 Vgl. Hofmann und Wehking (2016), S. 43. 546 Vgl. Kuhn (2002), S. 9. 547 Vgl. Hofmann und Wehking (2016), S. 43. 75 somit nicht alle vier bis sechs Jahre548, je nach Produktlebenszyklus, Anpassungen an den festen Förderanlagen vorgenommen werden müssen. Abbildung 3.3: Montage- und Logistik-Groß-FTF mit Unterboden und Werkern 3.4 Kleine und mittelgroße FTF: KaTe und Doppelkufen Die Materialzuführung für die Montage auf demMontage- und Logistik-Groß-FTF soll in meh- reren Konzepten per FTF erfolgen. Beispielhaft für solche Materialanlieferungen per FTF werden an dieser Stelle zwei Entwicklungen des IFT aus den letzten Jahren vorgestellt. Dies sind einerseits das System kleine autonome Transporteinheiten (KaTe) und andererseits das System Doppelkufen, die beide nachfolgend im Detail erläutert werden. Die beiden Systeme wurden in der Anfangsphase des Forschungsprojektes für die Umsetzung der neuartigen Logistikkonzepte eingeplant, da Sie durch Ihre Eigenschaften die grundlegenden Anforde- rungen erfüllen. Im Laufe der weiteren Bearbeitung wurde jedoch klar, dass ein Universal- Unterfahr-FTF, siehe Beschreibung in Kapitel 3.8.2, für den Transport der unterschiedlichen Gestelle sinnvoller erscheint, da die Variante mit einem FTF flexibler und wandlungsfähiger ist. In der Abbildung 3.4 sind die beiden FTF beispielhaft während der Materialbereitstellung zum Montage- und Logistik-Groß-FTF abgebildet. Während das Doppelkufensystem eine Europalette mit darauf befindlichem Motor anliefert, übernehmen die KaTe-Fahrzeuge (dar- gestellt durch die grauen Kästen rechts) die Anlieferung von KLT. 548 Vgl. MacDuffie u. a. (1996), S. 353. 76 Abbildung 3.4: Beispielhafte Materialanlieferung zum Montage- und Logistik-Groß-FTF Das System KaTe, siehe dazu Abbildung 3.5(a), ist ein monofunktionales Transportfahrzeug zum Transport von KLT. Es verfügt über einen Drehschemel mit Differentialantrieb, also zwei einzeln angetriebenen Rädern und zusätzlich zwei Bockrollen als starre Achse. Durch diese Konfiguration können die Lenk- und Fahrfunktionen durch den gleichen Antrieb realisiert wer- den. Die Nutzlast des Systems beträgt 30 kg und die maximale Fahrgeschwindigkeit liegt bei 1,5 m/s.549 Der Entwicklungspartner im Projekt, die Firma Götting, hat bestimmte Vermark- tungsrechte im Jahr 2015 an die Firma SSI-Schäfer verkauft. Dort werden die Fahrzeuge aktuell unter dem Namen Weasel angeboten und gewannen im Jahr 2016 den International Forklift Truck of the Year (IFOY)-Award.550 Das Doppelkufen-System, dargestellt in 3.5(b), ist ein Fördersystem zum Transport von Euro- paletten mit einem Gewicht von bis zu 1.000 kg, bei einer Verfahrgeschwindigkeit von bis zu 1,0 m/s. Das Anheben und anschließende Verfahren sowie das Absetzen der Palette erfolgt über zwei Spindelhubantriebe, die somit die Hub-, Fahr- und Lenkbewegungen kombinie- ren. Das innovative System passt genau in den Bauraum, die Gabelaussparungen551, einer Euro-Palette.552 Das Patent und die Prototypen dieses Systems wurden im Jahr 2013 an die Firma Eisenmann AG verkauft und werden seitdem unter dem Namen LogiMover vertrieben. 549 Vgl. Wehking u. a. (2012a), S. 24 ff. 550 Vgl. IFOY (2016). 551 Die Gabelaussparungen sind beiden Längsöffnungen unter einer Palette, in die ein Flurförderfahrzeug seine Gabeln einfahren kann, um die Palette anzuheben und anschließend zu bewegen. 552 Vgl. Wehking u. a. (2012b), S. 80 f. 77 (a) (b) Abbildung 3.5: Kleine und mittelgroße FTF 3.5 Erarbeitung der Konzepte An dieser Stelle wird die Konzipierung und Grobauswahl der neuartigen Logistikkonzepte beschrieben. Die neuen Konzepte sollen, unter Verwendung von neuartigen Betriebsmitteln wie dem Montage- und Logistik-Groß-FTF und bestimmten FTF für die Materialbereitstel- lung (z. B. KaTe und Doppelkufen), eine Neugestaltung der Automobilproduktion, wie im Rahmen von ARENA2036 geplant, ermöglichen. Damit die Erarbeitung von neuen Konzep- ten unter Einbeziehung der unterschiedlichen Beteiligten (Produktion, Betriebsmittel und Lo- gistik) erfolgte, wurde im Projekt ARENA2036 eine spezielle Logistikarbeitsgruppe gebildet. Zu Beginn der Untersuchung erfolgte eine Bestandsaufnahme in Automobilwerken.553 Da- bei konnte klar ermittelt werden, dass die hohe Anzahl an Umschlagsvorgängen554 aktuell einen erheblichen Kostenanteil in der logistischen Anlieferung darstellt und gleichzeitig die Flexibilität stark begrenzt. Grund für diese Begrenzung der Flexibilität ist, dass nach jedem Umschlagsvorgang eine gewisse Anlieferreihenfolge für das Material festgelegt ist. Später notwendige Veränderungen dieser Reihenfolge können nur durch zusätzlichen Aufwand er- reicht werden. Weiterhin wird heutzutage häufig auf die Verwendung einer Anlieferungsform je Montagestation geachtet. Für die Automobilmontage der Zukunft wird es voraussichtlich nicht mehr wirtschaftlich sinnvoll sein, nur auf eine bestimmte Anlieferungsform je Station zu setzen. In der Projektgruppe wurden in Brainstorming-Sitzungen wesentliche Kriterien ermit- telt, die in den neuen Logistikkonzepten enthalten sein sollen. Die neuen Konzepte sollten jeweils eine Ausprägung der Kriterien aufweisen, damit keine sinnvolle Möglichkeit unbeach- tet bleibt. Das Ergebnis der Arbeit waren fünf Grundkonzepte für die Materialbereitstellung (Konzept 1 bis 5), die sich über Detaillierungsstufen (z. B. a bis e bei Konzept 3) auf zehn Detailkonzepte auffächern, siehe Abbildung 3.6. Gemeinsam ist allen zehn Grundkonzepten, dass sie jeweils Lösungsansätze für die fünf Herausforderungen der Automobilhersteller lie- 553 Dies waren die Werke des Herstellers Mercedes-Benz in Raststatt und Sindelfingen und des Herstellers Audi in Neckarsulm. 554 Diese Umschlagsvorgänge finden sowohl bei den Logistikdienstleistern oder den zumWerk vorgeschalteten Lagern als auch bei der Vereinzelung der Ladungsträger im Werk und der Umverteilung sowie Sequenzie- rung statt. 78 fern. Beim 1. Konzept findet die Montage direkt vor den Ausgabepunkten des HRL bzw. des AKL statt, deshalb sind keine FTF für den Transport der Materialien zum Verbauort notwen- dig. Beim 2. Konzept werden, die aus dem AKL bzw. HRL ausgelagerten Ladungsträger mit den Bauteilen per FTF zum Verbauort transportiert. Das 3. Konzept verfügt über einen zentralen Umschlagspunkt für Paletten und die Kommissionierung in Standardladungsträger. Es teilt sich in die Detailkonzepte a, b, c, d und e auf. Beim Konzept 3a werden im zentra- len Umschlagspunkt direkt Versorgungsriegel befüllt, die im Wer dann direkt zum Verbauort transportiert werden. Im Konzept 3b findet sich im Prozess nachfolgend zum zentralen Um- schlagspunkt ein HRL bzw. AKL dezentral am Hallenrand, von dem FTF die Ladungsträger zum Verbauort transportieren. Das Konzept 3b ähnelt dem Konzept 3a. Der wesentliche Un- terschied ist jedoch, dass anstatt des automatischen Lagers ein manuelles LAger dezentral am Hallenrand zum Einsatz kommt. Beim Konzept 3d wird das automatische Lager (ent- weder HRL oder AKL) zentral im Werk aufgebaut und die FTF übernehmen den Transport von dort zum Verbauort. Aufgrund der zentralen Lage des Lagers treten bei diesem Konzept längeren FTF-Fahrwege auf. Das Konzept 3e nutzt keine FTF zum Transport der Ladungs- träger, da die zu montierenden Fahrzeug direkt vor dem dezentralen, automatischen Lager vorbeifahren. Bei den Konzepten 4 a und 4b wird auch wieder ein zentraler Umschlagspunkt verwendet. Von diesem zentralen Umschlagspunkt starten, beim Konzept 4a, die FTF mit bestückten Warenkörben direkt zu den Verbauorten. Beim Konzept 4b ist noch ein automa- tisches Lager, dezentral am Hallenrand, zwischengelagert aus dem heraus die Warenkörbe befüllt werden. Das mobile Lager beim 5. Konzept stellt eine Art automatisches Lager auf Rollen dar. Es verfügt über mehrere hundert Lagerplätze für KLT und kann über einen Antrieb oder durch Unterfahren eines FTF im Raum bewegt werden. Aufgrund der Abmessungen ist ein Verfahren nur innerhalb der Pausenzeiten der Produktion sinnvoll. 79 Mitarbeiter greift Material Werkstor Montage Versorgungsriegel mit Ladungträgern HRL / AKL dezentral am Hallenrand a HRL / AKL zentral im Werk Mobiles Lager 5. Konzept FTF(Warenkorb) Manuelles Lager dezentral am Hallenrand HRL / AKL zentral im Werk (Zentral-) Umschlag Paletten / Werk; Kommissionierung in Standard- ladungsträger HRL /AKL dezentral am Hallenrand b c d HRL / AKL dezentral am Hallenrand e a (Zentral-) Umschlag Paletten / Werk; Kommissionierung in Standardladungsträger (Zentral-) Umschlag Paletten / Werk; Kommissionierung in Standardladungsträger FTF FTF (Warenkorb) b HRL / AKL dezentral am Hallenrand FTF FTF FTF Abbildung 3.6: Zehn Grundkonzepte für die Materialbereitstellung Mithilfe von Bewertungsmethoden werden diese zehn Grundkonzepte für eine neuartige, wandlungsfähige Logistik im folgenden bewertet, um eine Rangliste bilden zu können. 3.6 Konzeptbewertung Zur Bewertung der zehn Konzepte werden diese hinsichtlich der Betriebs- und Umsetzungs- fähigkeit sowie in Bezug auf die Wandlungsbefähiger, zur Erläuterung siehe Kapitel 2.2.2, beurteilt. Die Bewertung der Betriebs- und Umsetzungskriterien der einzelnen Konzepte er- folgt durch eine Nutzwertanalyse555. Aufgrund der komplexenGegenüberstellungmit der vor- handenen Menge an Handlungsalternativen und einer daraus resultierenden großen Anzahl an relevanten Bewertungskriterien, bietet sich für diesen Fall eine Nutzwertanalyse an.556 Im Anschluss an die Nutzwertanalyse erfolgt zusätzlich eine Bewertung in Bezug auf die Wandlungsbefähiger der neuartigen Konzepte anhand von Fragen zu Wandlungsbefähigern. Wiederum danach werden die bestbewerteten Konzepte simuliert. Die Nutzwertanalyse und Bewertung in Bezug auf die Wandlungsbefähiger wurden durchgeführt, um die erfolgsver- 555 Die Nutzwertanalyse kann auch als Scoringmodell bezeichnet werden. (Vgl. Vahs und Burmester (2005), S. 205 und Benkenstein (2001), S. 311). 556 Vgl. Feldhusen u. a. (2013), S. 390. 80 sprechendsten Konzepte auszuwählen und dabei die Anzahl der geeigneten Konzepte zu reduzieren und somit den Aufwand für die Erstellung von unterschiedlichen Simulationen für die neuartigen Logistikkonzepte in sinnvollen Grenzen zu halten. 3.6.1 Nutzwertanalyse Als Grundlage für die Ermittlung von Bewertungskriterien für die Nutzwertanalyse dienten Ex- perteninterviews, die in mehreren Treffen der Logistikarbeitsgruppe in ARENA2036 durchge- führt wurden. Es wurde darauf geachtet, dass die Kriterien untereinander unabhängig sind, um eine Mehrfachbewertung einzelner Punkte auszuschließen. Außerdem ist es bedeutsam, dass die Bewertungskriterien quantifizierbar erfassbar sind. Insgesamt wurden 22 Kriterien, siehe Tabelle 1 aufgestellt, wobei sich diese unter anderemmit der Fahrlänge und Dimension des FTF, mit dem Bestand, den Betriebsmitteln sowie der Variabilität der Systeme befassen. Einige dieser Kriterien werden so auch in der Literatur für die Analyse von Bereitstellstrate- gien vorgeschlagen.557 Durchführung der Nutzwertanalyse der Betriebs- und Umsetzungskriterien Für die Nutzwertanalyse der zehn erarbeiteten Konzepte werden diese nach jedem der 22 Kriterien bewertet. Die Bewertung erfolgt dabei nach dem Schulnotensystem von 1 bis 6, wobei eine 1 als optimale Lösung und eine 6 als schlechteste Lösung bezeichnet wird. Die Vergabe der Bewertungen erfolgte im Logistikarbeitskreis in ARENA2036 wobei jeder Teil- nehmer eigene Noten vergeben hat, die später zu einer ganzzahligenGesamtnote aggregiert wurden. Diese Gesamtnoten sind in der Tabelle 1 für die jeweiligen Fragen und Konzepte angegeben. Die Tabelle 1 zeigt die Bewertung der Konzepte für alle aufgestellten Kriterien. Die einzelnen Kriterien sind im Anhang A.3 jeweils detailliert aufgeführt. Zur Ermittlung des besten Konzepts wurden die Bewertungsnoten aller Kriterien für jedes Konzept aufaddiert. Die Summen finden sich in der letzten Zeile der Tabelle. Basierend auf der Zahl der unter- schiedlichen Kriterien sowie der jeweils gleichen relativen Wichtigkeit der einzelnen Punkte für die Auswahl eines Logistikkonzepts findet keine besondere Gewichtung von einzelnen Bewertungskriterien statt. Das Konzept mit der niedrigsten Gesamtnote ist das beste Kon- zept im Hinblick auf die Betriebs- und Umsetzungsfähigkeit. 557 Vgl. Nyhuis u. a. (2012), S. 291 nach Vgl. Grünz (2004), S. 40. 81 Tabelle 1: Nutzwertanalyse der neuartigen Logistikkonzepte, entstanden in der Logistikarbeitsgruppe in ARENA2036 (detaillierte Erläuterung im Anhang siehe A.3) Kriterien: Konzepte: 1 2 3a 3b 3c 3d 3e 4a 4b 5 Montage- und Logistik-Groß-FTF Fahrweg-Länge 6 1 1 1 1 1 6 1 1 3 Logistik-FTF Fahrweg-Länge 3 3 2 3 3 6 3 6 6 2 Logistik-FTF Fahrweg-Dimension 1 2 4 2 2 1 1 2 2 6 Flächenbedarf in der Montagehalle 1 4 3 4 3 5 5 1 3 6 Anzahl Handlingsschritte/ Umschlagsvorgänge 1 4 4 4 4 4 3 4 3 3 Leichtigkeit Resequenzierung 1 4 1 1 4 4 3 4 3 2 Bestandsmenge im Werk 4 4 3 3 3 4 4 2 3 3 Bestandsmenge in der Lieferkette 3 3 3 1 3 4 5 5 2 2 Brownfield Umsetzbarkeit 4 6 3 4 2 6 3 5 2 5 Planungsaufwand Greenfield 3 1 3 3 3 2 4 3 4 6 Anzahl benötigter Betriebsmittel 2 4 3 1 3 4 3 4 3 2 Anschaffungskosten für Betriebsmittel 1 4 3 1 3 2 4 5 5 3 Anschaffungskosten für Lager (Installation) 6 4 2 4 1 5 2 3 3 3 Variable Kosten für Lager 2 2 1 4 5 4 4 3 3 3 Flächenbedarf für Lager im Werk 5 4 4 5 3 4 5 1 2 5 Ausfallwahrscheinlichkeit 3 3 2 2 1 3 2 5 5 2 Ausfallfolge 6 3 4 4 2 3 2 4 4 4 Wechsel von Automatisierung auf manuellen Betrieb (und zurück) möglich? 5 4 4 3 6 3 3 4 4 2 Grundsätzliche Auswirkung Stück- zahländerung (Produktionsmenge) 4 4 2 3 4 3 5 3 2 2 Verwendung bei hoher Stückzahlvarianz 2 1 2 1 4 1 2 3 2 5 Eignung Änderung Variantenmix 5 2 2 2 3 3 2 1 1 5 Eignung Model-Mix 5 3 3 4 3 5 2 1 1 5 Summe 73 70 59 60 66 77 73 70 64 79 Ergebnisse der Nutzwertanalyse Die Ergebnisse der Nutzwertanalyse sind jeweils unter den Konzepten in Tabelle 1 angege- ben. Die niedrigsten und damit besten Ergebnisse werden mit Logistikkonzept 3a (insgesamt 59 Punkte), gefolgt von Konzept 3b (60 Punkte) und Konzept 4b (64 Punkte) erreicht. Die Konzepte mit den besten Ergebnissen wurden ausgewählt, da kleine Noten als Antwort auf die Fragen der Nutzwertanalyse die optimalsten und am leichtesten umzusetzenden Lösun- gen darstellen. Zusammenfassend kann im Rahmen der Auswertung festgestellt werden, 82 dass die Konzepte 3a, 3b und 4b die besten Ergebnisse (niedrigsten Werte) bei der Nutz- wertanalyse erzielt haben. Aus Gründen der Vereinfachung wurden den drei Konzepten an dieser Stelle sinnvolle Namen zugeordnet, siehe Tabelle 2. Das Konzept 3a wird im weiteren Verlauf dieser Arbeit als Riegelkonzept bezeichnet, das Konzept 3b als Einzel-FTF-Konzept und das Konzept 4b als Warenkorb-Konzept. Tabelle 2: Bezeichnungen der drei bestbewerteten, neuartigen Logistikkonzepte Konzept Bezeichnung 3a Riegelkonzept 3b Einzel-FTF-Konzept 4b Warenkorb-Konzept 3.6.2 Bewertung in Bezug auf die Wandlungsbefähiger Zusätzlich zur Nutzwertanalyse wurden die neuartigen Konzepte in Bezug auf die Erfüllung der Wandlungsbefähiger untersucht. Die Idee für diesen Schritt lag darin begründet, dass kein Konzept aus der Nutzwertanalyse für die Erstellung von Simulationen ausgewählt wer- den sollte, ohne dass dieses Konzept auch eine gute bis sehr gute Erfüllung der Wandlungs- befähiger ermöglicht. Dazu wurden die fünf, in Kapitel 2.2.3 beschriebenen, Wandlungsbefähiger verwendet, die alle in gleichem Maße für die Konzeptauswahl relevant sind: • Modularität • Universalität • Mobilität • Kompatibilität • Skalierbarkeit Aufstellen der Fragen Damit eine Aussage für jedes Logistikkonzept zu den einzelnen Wandlungsbefähigern mög- lich ist, wurde eine Auswahl von Fragen erarbeitet, die direkten Einfluss auf einen oder meh- rere Wandlungsbefähiger haben. Der betreffende Wandlungsbefähiger ist jeweils hinter den Fragen, siehe Seite 83 angegeben. Diese Fragen wurden anschließend beantwortet, wo- durch eine Bewertung der Logistikkonzepte in Bezug auf die Wandlungsbefähiger möglich war. Das Aufstellen der Fragen erfolgte im Logistikarbeitskreis in ARENA2036. Die Fragen zu denWandlungsbefähigern sind auf das sich hier ergebende Problem der flexiblenMaterialbe- 83 reitstellung an Montagestationen angepasst und untereinander ausreichend unabhängig.558 Nachfolgend werden zunächst alle ermittelten Fragen aufgezeigt. • Frage 1: Können die logistischen Betriebsmittel kurzfristig zu einem anderen Aufbau zusammengeschlossen werden? (Diese Frage zielt auf den folgenden Wandlungsbe- fähiger: Modularität) • Frage 2: Kann mit dem jeweiligen Logistikkonzept innerhalb von einer Taktzeit eine Resequenzierung für die nächsten zu montierenden Fahrzeuge umgesetzt werden? (Diese Frage zielt auf den folgenden Wandlungsbefähiger: Universalität) • Frage 3: Kann mit dem jeweiligen Logistikkonzept innerhalb von drei Taktzeiten eine Resequenzierung für die nächsten zu montierenden Fahrzeuge umgesetzt werden? (Diese Frage zielt auf den folgenden Wandlungsbefähiger: Universalität) • Frage 4: Kann das jeweilige Logistikkonzept aufgrund seiner Ausgestaltung und der da- mit verbundenen Geschwindigkeit der Materialbereitstellung mit geringen Beständen (für wenige Stunden) betrieben werden? (Diese Frage zielt auf den folgenden Wand- lungsbefähiger: Mobilität559) • Frage 5: Sind die logistischen Betriebsmittel derart mobil, dass kurzfristig (innerhalb von wenigen Stunden) ein anderes Layout in der Werkshalle realisierbar ist? (Diese Frage zielt auf den folgenden Wandlungsbefähiger: Mobilität) • Frage 6: Kann das jeweilige Logistikkonzept von der Materialbereitstellung für eine Station zur Materialbereitstellung für eine andere Station mit anderen Materialbedar- fen umgebaut und angeschlossen werden? (Diese Frage zielt auf die folgenden Wand- lungsbefähiger: Kompatibilität) • Frage 7: Kann mit dem jeweiligen Logistikkonzept eine Steigerung oder eine Redu- zierung des Produktionsvolumens um 30 % kurzfristig (innerhalb von wenigen Tagen) umgesetzt werden? (Diese Frage zielt auf den folgenden Wandlungsbefähiger: Ska- lierbarkeit) Beantwortung der Fragen Zur Ermittlung der jeweiligen Antworten für die Fragen zu den Wandlungsbefähigern erfolgte im Rahmen von gemeinsamen Diskussionen im Logistikarbeitskreis in ARENA2036. Dabei erfolgte die Beurteilung der Fragen binär mit 0 oder 1, da die Fragen für das jeweilige Logis- tikkonzept entweder zu bejahen (1) oder zu verneinen (0) sind. Damit eine Vergleichbarkeit 558 Ausreichend unabhängig bedeutet hierbei, dass die Fragen sich nicht wesentlich gegenseitig beeinflussen. 559 Da durch geringere Bestände kurzfristigere räumliche Veränderungen des Logistikkonzepts möglich sind, da keine großen Lagern verschoben werden müssen. 84 aller Kriterien gegeben ist, wurden die Fragen 1, 5, 6 und 7 jeweils doppelt gewichtet. Folg- lich sind als maximales Ergebnis 14 Bewertungspunkte möglich. Frage 1 und Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 für jedes Konzept angegeben. Tabelle 3: Bewertung der neuartigen Logistikkonzepte in Bezug auf die Wandlungsbefähiger Fragen: Konzepte: 1 2 3a 3b 3c 3d 3e 4a 4b 5 Frage 1 zu Modularität (*2) 0 2 2 2 2 2 0 2 2 0 Frage 2 zu Universalität 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 Frage 3 zu Universalität 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 Frage 4 zu Mobilität 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 Frage 5 zu Mobilität 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 Frage 6 zu Kompatibilität (*2) 2 2 2 2 2 2 2 0 2 0 Frage 7 zu Skalierbarkeit (*2) 0 2 2 2 2 2 0 2 2 0 Summen 3 7 10 9 8 7 3 5 9 4 Ergebnisse der Fragen in Bezug auf die Wandlungsbefähiger Die Ergebnisse der Analyse in Bezug auf die Wandlungsbefähiger sind jeweils unter den Logistikkonzepten in Tabelle 3 dargestellt. Die höchsten und damit besten Werte erreichen die Konzepte 3a (7 Punkte), 3b (6 Punkte) und 4b (6 Punkte). Da als Ergebnis der Nutzwert- analyse ebenso die Logistikkonzepte 3a, 3b und 4b mit den besten Ergebnissen bewertet wurden, wird an dieser Auswahl festgehalten. 3.6.3 Fazit der Nutzwertanalyse und Bewertung in Bezug auf die Wandlungsbefähiger Anhand der Ergebnisse der Nutzwertanalyse haben drei Logistikkonzepte (3a, 3b und 4b) die besten Ergebnisse erreicht. Je höher die Ergebnisse, desto mehr werden vom jeweiligen Konzept die Wandlungsbefähiger erfüllt, was positiven Einfluß auf die Wandlungsfähigkeit des Konzepts hat. Die gleichen drei Konzepte haben auch bei der Bewertung in Bezug auf die Wandlungsbefähiger die besten Ergebnisse erzielt. Deshalb werden Sie für die weitere Betrachtung und folgende Simulation in dieser Arbeit ausgewählt. Zusätzlich wurden den drei ausgewählten Konzepten in diesem Kapitel passende Bezeichnungen hinzugefügt: 3a: Riegelkonzept, 3b: Einzel-FTF-Konzept und 4b: Warenkorb-Konzept. 3.7 Detaillierte Vorstellung der ausgewählten, neuartigen Konzepte In diesem Kapitel werden die drei neuartigen Logistikkonzepte (Riegelkonzept, Einzel-FTF- und Warenkorb-Konzept), die anhand der Bewertung in der Nutzwertanalyse und den Fra- gen in Bezug auf die Wandlungsbefähiger mit den höchsten Werten abgeschlossen haben, umfangreich vorgestellt. Diese Konzepte wurden im Anschluss an die Nutzwertanalyse und 85 Bewertung der Wandlungsbefähiger im Rahmen dieser Arbeit umfangreich weiterentwickelt, um die notwendigen Bedingungen für eine Umsetzung, sowohl in der Realität als auch in den nachfolgenden Simulationen, festzulegen. Dabei wurde auch auf die, für eine Umset- zung notwendigen, Betriebsmittel eingegangen. Die vorliegende Arbeit konzentriert sich auf die Beschreibung der drei neuartigen Logistikkonzepte und zugehörigen Betriebsmittel sowie anschließend, im Kapitel 4, auf die Simulation der Konzepte. Die konstruktive Ausgestaltung der notwendigen Betriebsmittel und der Prototypenbau ebendieser Betriebsmittel560 ist nicht Teil dieser Arbeit. 3.7.1 Riegelkonzept Das erste Konzept wird mit dem Begriff Riegelkonzept bezeichnet.561 Dieses Konzept wurde, aufgrund seiner vollständigen Neuheit, im Jahr 2015 als Patent angemeldet.562 Es besteht grundsätzlich aus beweglichen Regaleinheiten, bezeichnet als Riegelgestelle, kurz Riegel, und einer automatischen Kommissioniereinheit, bezeichnet als Mini-RBG, siehe dazu Abbil- dung 3.7. Das Mini-RBG ist direkt am Bereitstellungspunkt der Montagestation positioniert. Der Ablauf bei der Materialbereitstellung gestaltet sich folgendermaßen: Die Riegelgestelle werden nach ihrer Beladung im Wareneingang mit einem neuartigen Unterfahr-FTF, siehe Kapitel 3.8, zum Verbauort transportiert. Hierzu stehen die Riegel auf selbstbremsenden Rollen. Nach aktuellem Stand der Planung beliefern zwei Riegelgestel- le eine Montagestation. Nachdem das Riegelgestell an der zugeordneten Montagestation angekommen ist, erfolgt die Auslagerung der KLT vollautomatisch mithilfe des Mini-RBG. Dabei wird jeweils nur der passende KLT mit dem gerade benötigten Montagematerial aus dem Riegel entnommen und dem Montagemitarbeiter in einer ergonomisch sinnvollen Höhe bereitgestellt. Dadurch übernimmt das Mini-RBG die Sequenzierung des Montagematerials direkt am Verbauort, indem das passende Material in seinem Behälter, vorgesehen sind hierbei KLT, aus dem jeweiligen Riegelgestell entnommen und dem Werker angeboten wird. Nun greift der Mitarbeiter lediglich das Material aus dem KLT und bestätigt seine Entnah- me durch Knopfdruck an der Auslagerungseinheit des Mini-RBG.563 Das Mini-RBG sortiert den nun leeren KLT dann wieder in eines der zwei bereitstehenden Riegelgestelle zurück. In dem Moment, in dem alle oder ein großer Teil der Ladungsträger im Riegelgestell keinen Inhalt mehr haben, wird das Riegelgestell vom Unterfahr-FTF zurück zum Wareneingang geschleppt. Dort angekommen, werden über einen Roboter alle leeren KLT aus dem Rie- gelgestell entnommen und zu den Zulieferern zurücktransportiert. Anschließend steht das Riegelgestell für die nächste Befüllung mit KLT bereit. 560 Dieser Betriebsmittelbau erfolgt ebenfalls am IFT. 561 Vgl. Wehking und Popp (2015b), S. 398. 562 Aktenzeichen des Patents beim DPMA: DE102015013585A1. 563 Die KLT können entweder sortenrein mit mehreren Bauteilen oder aber nur mit genau einem, hochvarianten Bauteil bestückt sein. Bei sortenreiner Befüllung muss im Warehousemanagementsystem (WMS) lediglich hinterlegt sein, dass der Montagemitarbeiter den KLT vom Mini-RBG so lange wiederholt angeboten be- kommt, bis alle Teile aus dem Behälter entnommen wurden. 86 Besonders zu beachten ist, dass demMini-RBG die Detailinformationen über die Einlagerrei- henfolge und dadurch Informationen über die Lagerplätze der KLT im jeweiligen Riegelgestell über eine Datenverbindung zum WMS vorliegen. Dadurch sind, im Gegensatz zu heutigen KLT-Konzepten in den Automobilwerken, keine besonderen, visuellen Beschriftungen der einzelnen KLT notwendig. Das Mini-RBG findet den passenden KLT in den Riegelgestellen direkt anhand der Einlagerinformationen imWMS und bietet demMontagemitarbeiter jeweils nur einen KLT, den laut Materialbedarf passenden, an. Deshalb müssen bei Verwendung des Riegelkonzepts am Verbauort keine aufwändigen optischen Signalanlagen installiert werden, die demMontagemitarbeiter den gerade zu greifenden Behälter oder das jeweilige Teil visuell hervorheben564. Dies ist wichtig, denn trotz Installation dieser technischen Hilfsmittel, kommt es, wie in Kapitel 2.4.5 beschrieben, noch zu Falschabgriffen oder Verwechslungen durch die Mitarbeiter. Dieses Fehlerpotenzial ist beim Riegelkonzept erheblich reduziert, da die Bestimmung des passenden Behälters vom System vorgenommen wird. Besonders ist beim Riegelkonzept, dass die Sequenzierung zeitlich gesehen relativ spät im Verlauf der Materialbereitstellung stattfindet. Dies bringt eine erhebliche Verbesserung der Flexibilität für die Logistik und dadurch folgend auch für die Produktionsflexibilität mit sich, da bis kurz vor der Auslagerung des betreffenden KLT aus einem Riegelgestell Re- sequenzierungen und damit Änderungen in der Produktionsreihenfolge möglich sind. Aus diesem Grund wird die Materialbereitstellung mit Verwendung des Riegelkonzepts als Just- in-real-time (JIRT)565 bezeichnet. Denn im Gegensatz zu JIS und JIT wird die Entnahme des passenden Ladungsträgers (KLT) mit sehr kurzer Vorlaufzeit direkt für das gerade zu bestückende Fahrzeug durchgeführt. Durch die Bereitstellung von Montageteilen in zwei Riegeln werden, nach aktuellem Pla- nungsstand und je nach Ladungsträgergröße, zwischen 80 großen (Grundmaß 600 x 400 mm) und 320 kleinen KLT (Grundmaß 300 x 200 mm, durch Verwendung von Tablaren für die Auflage) zur direkten Auslagerung am Montageort bereitgehalten. Das Bereithalten die- ser großen Zahl an KLT bietet die Möglichkeit, flexibel auf Änderungen in der Produktion zu reagieren. Dadurch werden Veränderungen in der Verbaureihenfolge der Fahrzeuge aus logistischer Sicht handhabbar.566 564 Bei Pick-by-Beamer-Anlagen wird durch Spotlampen ein Lichtkegel auf den passenden Ladungsträger oder Regalplatz projiziert. Der Mitarbeiter erkennt dementsprechend, dass er aus diesem KLT Material entneh- men muss. (Vgl. materialfluss.de (2016)). 565 Vgl. Wehking und Popp (2015a), S. 339. 566 Beispielsweise verbleibt ein nicht benötigtes Montageteil bei Änderung der Perlenkette so lange im Riegel- gestell, bis es für das nächste Fahrzeug benötigt wird. Für die dazwischen gefertigten Fahrzeuge lagert das Mini-RBG ein anderes, passendes Montageteil mit dessen Behälter aus dem Riegelgestell aus. 87 W ar en ei ng an g Riegel inkl. Unterfahr-FTF Riegel Riegel Riegel Riegel Mini-RBG (Automatische Kommissioniereinheit zur Entnahme der KLT (Teile) aus dem Riegel) Abbildung 3.7: Riegelkonzept (eigene Darstellung) Wie in Abbildung 3.8 erkennbar, soll ein Riegelgestell bzw. Riegel folglich mit einer bestimm- ten Anzahl von Artikeln, beispielsweise mehrere Stundenscheiben der Produktion, bestückt werden. Am Beispiel der Außenspiegel bedeutet dies folglich, dass in Riegel 1 und Riegel 2 eine große Zahl von Varianten an Außenspiegeln567 dargestellt durch unterschiedliche Farben in der Abbildung, für die Fahrzeuge eingelagert sind, die in den nächsten drei Stun- den produziert werden sollen. Etwas abgewandelt zeigt sich die Situation am Beispiel einer Endmontage, bei der mehrere Fahrzeugmodelle auf einer Linie montiert werden. Hier würde der Riegel 1 mit Bauteilen für das Fahrzeugmodell A und der Riegel 2 mit Teilen für das Fahrzeugmodell B beladen sein. Das Mini-RBG in Abbildung 3.8 lagert für das weiße Fahr- zeug zum richtigen Zeitpunkt den passenden, weißen Außenspiegel aus. Weiterhin fährt das Unterfahr-FTS den Riegel 1, sobald der festgelegte Leerstand (z. B. 85 %) erreicht wurde, zurück zumWareneingang. Dort wird der Riegel, wie oben beschrieben, wieder mit gefüllten KLT beladen. Die noch gefüllten 15 % der KLT können, je nach Situation, entweder im Riegel verbleiben oder ausgelagert werden. Diese Entscheidung ist davon abhängig, ob die Monta- geteile der KLT im Laufe der nächsten Stunden in der Montage benötigt werden oder nicht. Wurde beispielsweise ein Fahrzeug in der Montage beschädigt oder aus anderen Gründen (beispielsweise fehlende Montageteile) nach einem Prozessmodul x ausgeschleust, so wer- den die Montageteile für die nachfolgenden Prozessmodule dieses Fahrzeugs (x + 1, ...) erst benötigt, wenn die Nacharbeit des Fahrzeugs beendet wurde. Das Riegelkonzept eig- 567 Die Varianten könnten sowohl Farbvarianten als auch Modellvarianten, beispielsweise Außenspiegel mit zusätzlichen Seitenkameras, sein. 88 net sich besonders für die Materialbereitstellung an einzelnen Montagestationen mit hohen Variantenzahlen. UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR FÖRDERTECHNIK UND LOGISTIK Institutsleiter Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. K.-H. Wehking Riegel 1 Riegel 2 Unterfahr- FTS Automatische Kommissioniereinheit Abbildung 3.8: Detailansicht Riegelkonzept (eigene Darstellung) 3.7.2 Einzel-FTF-Konzept Das zweite Konzept wird als Einzel-FTF-Konzept oder auchMini-FTF-Konzept bezeichnet.568 Durch die Verwendung von FTF kleinerer Größe und geringen Funktionsumfangs und somit niedrigen Preises,569 werden einzelne Ladungsträger, speziell KLT, vomWareneingang oder von einem AKL aus direkt zum Verbauort transportiert, siehe Abbildung 3.9. Dieses Logis- tikkonzept eignet sich besonders für Teileumfänge mit geringer Verbauquote (beispielsweise länderspezifische Zusatzausstattungen) oder für die Durchführung von Springer-Transporten, aber auch für die Bereitstellung von großvolumigen Umfängen (z. B. Motoren oder Batterien). Die Auslagerung der KLT aus dem Lager und Verladung auf das Einzel-FTF kann sowohl automatisiert als auch manuell erfolgen. Die Einzel-FTF fahren direkt nach der Beladung einzeln und auf frei geplanten Routen, dank leitlinienloser Navigation, zur vorgesehenen Montagestation. Angekommen an der Station erfolgt die Bereitstellung des Montagemateri- als im Ladungsträger oder KLT auf einer ergonomisch sinnvollen Höhe, beispielsweise unter Verwendung von verstellbaren Aufbauten auf den Einzel-FTF. Die erfolgreiche Materialent- nahme aus dem Ladungsträger bestätigt der Werker beispielsweise per Druckknopf am FTF. Anschließend macht sich das FTF mit dem leeren KLT oder Ladungsträger auf den Weg zurück zum Wareneingang. Dort wird der leere KLT oder Ladungsträger vom FTF abgela- 568 Vgl. Wehking und Popp (2015b), S. 399. 569 Beispielhaft könnten dies die in Kapitel 3.4 vorgestellten Systeme KaTe und Doppelkufen sein 89 den und dem Rückführungskreislauf in Richtung Zulieferer zugeführt. Das Einzel-FTF ist anschließend bereit, den nächsten Transportauftrag zu übernehmen. Sowohl die Navigati- on der einzelnen FTF als auch deren Abstimmung untereinander (beispielsweise in Bezug auf Kollisionsvermeidung oder die Übernahme von Transportaufträgen) soll dezentral in je- dem FTF erfolgen. Hierdurch sollen, je nach Produktionsprogramm, ohne großen Aufwand zusätzliche FTF in die Produktionsumgebung eingesetzt oder überschüssige FTF herausge- nommen werden können. Das Einzel-FTF-Konzept eignet sich besonders für die Materialbe- reitstellung an Montagestationen mit geringer Verbauquote beispielsweise für Auslandsfahr- zeuge. Autom. Lager Übergabe KLT auf FTF Abbildung 3.9: Einzel-FTF-Konzept (eigene Darstellung) 3.7.3 Warenkorb-Konzept Das dritte Konzept trägt den Namen Warenkorb-Konzept.570 Dieses Konzept, welches in der vorliegenden Arbeit und in Diskussionen des Logistikarbeitskreises in ARENA2036 neu entwickelt wurde, weicht in einem Punkt vom bisher bekannten Konzept der Materialbereit- stellung per Warenkorb, siehe 2.4.5, ab. Dieser Unterschied ist, dass die Zusammenstellung des Warenkorbs nun vollautomatisch aus einem AKL heraus stattfindet, indem die Ladungs- träger mit dem Material in der korrekten Reihenfolge aus dem AKL ausgelagert werden. Die kommissionierten Ladungsträger werden anschließend in der gebildeten Reihenfolge auf das Warenkorbgestell verladen. 570 Vgl. Wehking und Popp (2015b), S. 399 f. 90 Dementsprechen wird beim Warenkorb-Konzept für ein spezifisches Auto, dem zugewie- senen Fahrzeug, eine gewisse Menge an Bauteilen, meist zwischen 5 und 20 Stück, vor- kommissioniert und dann per FTF zur vorbestimmten Montagestation geliefert, siehe Ab- bildung 3.10. Ab dort läuft der Warenkorb eine vordefinierte Anzahl von Montagestationen parallel mit dem aufzubauenden Fahrzeug mit. Nachdem der Warenkorb an der ersten be- treffenden Montagestation angekommen ist, befindet dieser sich in näherer Umgebung, idea- lerweise in direkter Arm-Reichweite, des Montagemitarbeiters. Der Montagemitarbeiter ent- nimmt dann an der jeweiligen Station das passende Montageteil direkt aus dem Warenkorb und verbaut es am Fahrzeug. Anschließend folgt der Warenkorb dem zugewiesenen Fahr- zeug weiter. Das weitere Verfolgen wird entweder durch eine manuell schließbare Verbin- dung zum Montage- und Logistik-Groß-FTF (z. B. Einhängehaken oder Magnetverbindung) erreicht, oder der Warenkorb wird die gesamte Zeit über durch ein FTF verfahren. Grund- sätzlich muss die Montagestation, ab der ein bestimmter Warenkorb zum Einsatz kommt, nicht die erste Montagestation des Montageabschnitts sein. Möglicherweise wird ein erster Warenkorb beispielsweise ab der Station 4 (hier zur weiteren Erklärung als n bezeichnet) bis zur Station n + 6 mit dem Fahrzeug durchlaufen und ab Station n + 7 kommt ein zwei- ter Warenkorb zum Einsatz und begleitet das aufzubauende Fahrzeug von Station n + 7 bis Station n + 16. Nachdem der Montagearbeiter an der letzten zugewiesenen Station das Material aus demWarenkorb entnommen hat, im Beispiel an Station n + 6 bzw. n + 16, trans- portiert das FTF den Warenkorb wieder zurück zum Lagerbereich. Dort werden die leeren Ladungsträger aus dem Warenkorbgestell entnommen, anschließend steht das Gestell für die nächste Beladung zur Verfügung. In Bezug auf Änderungen am Produktionsprogramm ist der Warenkorb flexibel, da er zusammen mit dem ausgeschleusten Fahrzeug aus dem Produktionsablauf herausgenommen und zwischengelagert werden kann. Ist das nachbear- beitete Fahrzeug bereit zur weiteren Montage, dann wird dieses zusammen mit seinem Wa- renkorb an der passenden Montagestation wieder eingeschleust. Das Warenkorb-Konzept eignet sich in besonderem Maße für die Materialbereitstellung an mehreren, nachfolgenden Montagestationen mit hoher Bauteilvarianz. 91 Warenkorb auf FTF Autom. Lager Übergabe Abbildung 3.10: Warenkorb-Konzept (eigene Darstellung) 3.8 Innovative förder-, lager- und handhabungstechnische Maschinen für die neuartigen Logistikkonzepte Damit die drei vorgestellten Logistikkonzepte (Riegelkonzept, Einzel-FTF- und Warenkorb- Konzept) in der Realität umgesetzt werden können, müssen bestimmte förder-, lager- und handhabungstechnische Maschinen entwickelt werden. Diese sollen hier vorgestellt werden. Grundsätzlich können Handhabungsmaschinen als " Einrichtungen, die Bewegungen ana- log des menschlichen Armes und der Hand manuell geführt, programmiert, programmierbar oder freiprogrammierbar ausführen\571 definiert werden. Während im Kapitel 3.4 die beiden Systeme KaTe und Doppelkufen schon vorgestellt wurden, gehen die Überlegungen an die- ser Stelle noch einen Schritt weiter. Ein universelles Unterfahr-FTF soll für alle drei Logistik- konzepte (Riegelkonzept, Einzel-FTF- und Warenkorb-Konzept) eingesetzt werden können. Zusätzlich kommen jeweils bestimmte Gestelle zum Einsatz. Dies liefert besondere Vortei- le in Bezug auf die Wandlungsbefähiger Universalität und Kompatibilität. Grundsätzlich ist anzumerken, dass es sich beim Riegelkonzept durch das Mini-RBG um die weitreichendste Neuentwicklung (aus Sicht der logistischen Betriebsmittel) handelt. 571 Hesse (1993), S. 183. 92 3.8.1 Mini-RBG und Riegelgestell Die Funktionsbeschreibung für das Riegelkonzept in 3.7.1 lässt erkennen, dass für die Um- setzung des Konzepts drei neuartige Betriebsmittel benötigt werden. Erstens handelt es sich dabei um das Riegelgestell mit Fächern für KLT der Grundmaße 600 x 400 mm und 300 x 400 mm, zweitens um ein Unterfahr-FTF für den Transport der Riegelgestelle (sowie der Warenkorb- und Einzel-FTF-Gestelle bei den anderen Konzepten) und drittens ein Mini-RBG zur Aus- und Einlagerung der KLT. Im Zusammenspiel aller Komponenten kann dann eine automatische Kommissionierung und Bereitstellung der Produktionsmaterialien erfolgen. Für das Mini-RBG sind zwei Ausprägungsformen möglich: Erstens die Realisierung des Mini-RBG auf einem FTF, hierbei sind die Komponenten in Abbildung 3.11 zu sehen. Zweitens die Umsetzung des Mini-RBG auf einer festen Schiene, die später vorgestellt wird. Für die erste Variante ist auf der linken Seite in Abbildung 3.11 das Mini-RBG auf einem FTF dargestellt. Das Riegelgestell ist auf der rechten Seite dar- gestellt, es wird gerade vom Unterfahr-FTS unterfahren. Das Unterfahr-FTS dient sowohl als Transporteinheit für die Riegelgestelle, als auch als Transporteinheit für Warenkorb- und Einzel-FTF-Gestelle, es wird nachfolgend in Kapitel 3.8.2 detailliert beschrieben. Da die Rie- gelgestelle immer nur vomWareneingang oder Lagerbereich zur passenden Montagestation transportiert werden müssen, steht das Unterfahr-FTF in der Zwischenzeit für andere Trans- portaufgaben zur Verfügung. Die mehrfache Nutzung des Unterfahr-FTS bedeutet für die später zu erfolgende Wirtschaftlichkeitsrechnung günstigere Ergebnisse für das Riegelkon- zept. Das Auslagerungsgerät für den Riegel, das in Abbildung 3.11 als Mini-RBG auf der linken Seite auf einem FTF zu sehen ist, kann über einen ausfahrbaren Mast und dank seiner Verfahrfunktion jedes Lagerfach des Riegels erreichen. Gerade der Funktionsumfang des Mini-RBG ermöglicht beim Riegelkonzept besondere Einsparungen. Denn die Materialbereit- stellung durch Anreichen eines Ladungsträgers an den Montagemitarbeiter bietet Sicherheit beim Falschabgriff und ermöglicht kurze Prozesszeiten und damit verbunden eine rasche Sequenzierung. Die Einsparungen ergeben sich, da für den Montagemitarbeiter kein KLT besonders hervorgehoben werden muss, beispielsweise durch Pick-by-Light oder die An- bringung von Etiketten.572 572 Denkbar ist auch eine Ausstattung der KLT mit einem RFID-Tag, sofern sich am Auslagerarm des Mini- RBG ein RFID-Reader befindet, der automatisch über die ID-Nummer des Ladungsträgers dessen Inhalt im WMS bestimmen kann. Diese Überlegungen werden jedoch in anderen Arbeiten des IFT behandelt. 93 Abbildung 3.11: Mini-RBG auf FTF und Riegelgestell sowie Unterfahr-FTF (eigene Darstellung) Bei der zweiten Umsetzungsvariante sind alle Komponenten bis auf das Mini-RBG identisch. Das Mini-RBG ist jedoch nicht auf einem FTF montiert, sondern läuft auf einem Miniatur- Schienensystem, siehe Abbildung 3.12. Dieses Schienensystem ist dank eines stabilen Rah- mens und Aufnahmepunkten für Gabelzinken sehr mobil und kann beispielsweise kurzfristig per Handhubwagen573 von einer Montagestation zur nächsten bewegt werden. Dies ermög- licht kurzfristige Layoutänderungen in Montagebereichen. 573 Zur Beschreibung von Handhubwagen siehe Literaturhinweise in Kapitel 2.4.2. 94 Abbildung 3.12: Zwei Riegelgestelle mit Mini-RBG auf Schienen (eigene Darstellung) Das Riegelgestell in leerer Form ist in Abbildung 3.13 zu sehen. Für den am IFT entstan- denen Prototyp wurde das Riegelgestell mit 5 Ebenen und Platz für 8 KLT je Ebene (bei doppeltiefer Lagerung) konstruiert und gebaut. Damit können in einem Riegelgestell insge- samt 40 KLT mit dem Grundmaß 600 x 400 mm oder 80 KLT mit dem Grundmaß 400 x 300 mm sowie unter Verwendung von Tablaren 160 KLT mit dem Grundmaß 200 x 300 mm trans- portiert werden. Bei einem Kalkulationsgewicht von 28 kg je KLT (maximales Gesamtgewicht bei der 600 x 400 mm KLT-Variante in beladenem Zustand) ergibt sich ein rechnerisches Be- ladegewicht des Riegels von 1.120 kg. Aufgrund dieses Gewichts muss das Riegelgestell im Betriebsumfeld gegen eigenständige Bewegung gesichert werden können. Dazu kom- men Rollen zum Einsatz, bei denen es sich um Spezialanfertigungen handelt. Diese Rollen verfügen über eine elektrische Bremse, die erst nach dem Anlegen eines Freigabestromes die Rolle löst. Dann kann das Gestell bewegt werden. Sind die Bremsen hingegen stromlos (z. B. auch bei einem Störfall des Unterfahr-FTS) so sind sie geschlossen, also bremsend, und der Riegel kann nicht frei im Raum bewegt werden. Im Lager kann das Riegelgestell wie eine Palette gehandhabt und angehoben werden. Somit kann es auch per RBG in ein HRL eingelagert werden. 95 Abbildung 3.13: Leeres Riegelgestell mit Rollen (eigene Darstellung) 3.8.2 Unterfahr-FTF Das am IFT neu entwickelte Unterfahr-FTF soll wie beschrieben für alle drei neuartigen Lo- gistikkonzepte (Riegelkonzept, Einzel-FTF- und Warenkorb-Konzept) zum Einsatz kommen. Beim Einzel-FTF- und Warenkorbkonzept sind jeweils, wie auch beim Riegelkonzept Gestel- le vorhanden, die über eine ähnliche Grundplatte verfügen. Denn die drei Gestelle werden zum Transport nicht angehoben sondern durch Unterfahren und Einhaken geschleppt. Dazu kommt das in Abbildung 3.14 dargestellte Unterfahr-FTF zum Einsatz. Es verfügt über vier ausfahrbare Zylinder, die sich nach dem Unterfahren der Gestelle in die Grundplatte einha- ken und damit einen horizontalen Kraftschluss zum jeweiligen Gestell ermöglichen. Dadurch können die Gestelle durch das Unterfahr-FTF flächenbeweglich im Raum bewegt werden.574 Eine Besonderheit beim Riegelgestell ist hierbei, dass in der Grundplatte elektrische Kon- takte verbaut sind. Über diese Kontakte kann nach dem Einhaken des Unterfahr-FTF der Freigabestrom für die Bremsen übertragen werden. Da sowohl Einzel-FTF- als auch Waren- korbgestell mit freilaufenden Rollen ausgestattet sind, sind hier keine elektrischen Kontakte in der Grundplatte verbaut. Es wäre auch möglich gewesen die in Kapitel 3.4 vorgestellten System KaTe und Doppelkufen für den Transport der Warenkorb- und Einzel-FTF-Gestelle zu verwenden. Doch der Fokus des IFT im Rahmen des Forschungsprojekts ARENA2036 lag auf der Verwendung eines Fahrzeugs (FTF) für den Transport aller drei Gestellarten. Da für die Bewegung der Riegelgestelle die Neukonstruktion eines FTF, des Unterfahr-FTF, not- wendig war, wurde dieses Fahrzeug auch für den Transport der anderen beiden Gestelle 574 Der Transport des Riegelgestells mit dem Unterfahr-FTF ist in Abbildung A.1 im Anhang zu sehen. 96 ausgewählt. Abbildung 3.14: Riegelgestell-FTF bzw. Unterfahr-FTF (eigene Darstellung) 3.8.3 Einzel-FTF-Gestell Das Einzel-FTF-Gestell wurde für den Transport von wenigen KLT auf einer ergonomisch sinnvollen Höhe konzipiert. Der in Abbildung 3.15 dargestellte Grundrahmen kann beispiels- weise vier KLT der Größe 600 x 400mm aufnehmen. Grundsätzlich sind Einzel-FTF-Gestelle mit kleineren Abmessungen vorstellbar, die nur 1 - 2 KLT der Größe 600 x 400 mm aufneh- men können. An dieser Stelle wurde ein etwas größerer Aufbau gewählt, damit das Einzel- FTF-Gestell vom Unterfahr-FTF in Querrichtung unterfahren und transportiert werden kann. 97 Abbildung 3.15: Einzel-FTF-Gestell mit KLT und Unterfahr-FTF (eigene Darstellung) 3.8.4 Warenkorb-Gestell Das Warenkorb-Gestell wurde auf Basis von Untersuchungen zu ergonomischen Greifposi- tionen konzipiert. Es verfügt über drei Ebenen auf denen jeweils drei KLT der Grundmaße 600 x 400 mm aufgenommen werden können, siehe Abbildung 3.16. Die mittlere, schräg ge- stellte Ebene575 ermöglicht die optimalen Greifpunkte und kann beispielsweise für schwerere oder besonders empfindliche Bauteile, die vorsichtig entnommen werden müssen, genutzt werden. Die oberste und unterste Ebene sind waagerecht angebracht. 575 Bei der Beladung aus dem AKL wird die schräg gestellte Ebene beispielsweise von hinten beladen, damit die KLT in die richtige Position rutschen. 98 Abbildung 3.16: Warenkorb-Gestell mit KLT und Unterfahr-FTF (eigene Darstellung) 3.8.5 Neuartige Ladungsträger Im Rahmen der Ausarbeitung der neuartigen Logistikkonzepte (Riegelkonzept, Einzel-FTF- und Warenkorb-Konzept), siehe Kapitel 3.5, wurde gleich zu Beginn festgestellt, dass nicht nur neue Logistikkonzepte für den innerbetrieblichen Materialfluss entwickelt werden müs- sen sondern auch dazu passende, neue Universalladungsträger. Denn die Potentiale der neuartigen Logistikkonzepte lassen sich nur dann komplett verwirklichen, wenn eine Viel- zahl der Montageteile in unterschiedlichen Konzepten transportiert werden können. Da die Wandlungsfähigkeit heutiger Logistikkonzepte durch die Verwendung von Spezialladungsträ- gern und KLT mit Einlagen, siehe Kapitel 2.4.3, begrenzt wird, müssen für eine Umsetzung der neuartigen Logistikkonzepte innovative Universalladungsträger entwickelt werden. Die- se neuen Ladungsträger müssen das Spektrum der bisherigen Universalladungsträger (z. B. KLT) insbesondere in Bezug auf das Grundmaß erweitern. Anschließend müssen Materia- lien, die bisher in Sonderladungsträgern transportiert werden, gezielt in die neuen Univer- salladungsträger überführt werden. Dabei werden bei bestimmten Bauteilen wahrscheinlich Anteile des Behältervolumens nicht ausgenutzt, da die Anordnung der Bauteile im Ladungs- träger nicht derart optimal erfolgen kann, wir beim Sonderladungsträger, der speziell für ein Bauteil erstellt wurde. Doch die Einsparungen durch standardisierte Handlingsvorgänge und die Flexibilität des Einsatzes aller drei neuartigen Logistikkonzepte für die Anlieferung stehen dem Gegenüber. Die Materialbereitstellung wird dementsprechend flexibler und wandlungs- fähiger. Zusätzlich zu den neuen Grundgrößen werden in diesem Ladungsträgerprojekt auch uni- 99 verselle Einlagen und automatische Deckel für die Ladungsträger entwickelt. Diese beiden Ansatzpunkte gehen auch aus der in dieser Arbeit erfolgten Analyse von Montagewerken, siehe Kapitel 3.5, und Standorten von Logistikdienstleistern hervor. Aktuell werden die ver- wendeten Einlagen576 für den Rücktransport zum Zulieferer immer aufwändig nach Typ und Bauteilaufnahme sortiert, dieser Schritt soll bei universellen Einlagen entfallen. Die automa- tischen Deckel hingegen sollen das Ladegut vor Beschädigung, UV-Strahlung und direktem Zugriff schützen. Da sich in den aktuellen Prozessen stellenweise Pappdeckel finden, die auf die KLT aufgelegt und heruntergenommen werden, könnte ein automatischer Deckel das Handling wesentlich erleichtern. Während am IFT aktuell zwei Forschungsprojekte zur Entwicklung dieser neuartigen La- dungsträger laufen, werden in dieser Dissertation keine Ergebnisse präsentiert. Grund hier- für ist die direkte Industriefinanzierung und der Wunsch des Auftraggebers, zum aktuellen Zeitpunkt keine Informationen zu präsentieren. Weiterhin ist dies auch nicht der Kern der vorliegenden Dissertation. Es soll dem Leser jedoch mitgeteilt werden, dass die neuartigen Logistikkonzepte besonders durch Einführung der innovativen Universalladungsträger noch sinnvoller für die Materialzuführung eingesetzt werden können. 3.9 Vernetzte Logistik als Steuerungssystem des Materialflusses Damit die Implementierung der drei neuartigen Logistikkonzepte (Riegelkonzept, Einzel- FTF- und Warenkorb-Konzept) erfolgreich verlaufen kann, müssen auch Veränderungen in der Materialflusssteuerung erfolgen. Nur dann werden die drei neuartigen Logistikkonzepte durchgängig und vollständig in den Montagewerken umsetzbar sein. Insbesondere die ver- änderten Produktionsabläufe in Matrix- oder Schachbrettlayout beziehungsweise die JIRT- Belieferung durch das Riegelkonzept, werden nicht per verbrauchsgesteuertem Materialab- ruf (z. B. Kanban) handhabbar sein. Deshalb wird an dieser Stelle ein neues Konzept für diese Materialflusssteuerung, bezeichnet als vernetzte Logistik vorgestellt, welches im Rah- men dieser Arbeit grob entwickelt wurde. Für das Konzept und die Umsetzung sind intelligente, selbstdenkende Systeme als Bestand- teil der Betriebsmittel notwendig. Diese sogenannten cyber-physische Systeme (CPS)577 stellen jeweils eigene intelligente System dar, die ihre Umwelt durch eingebaute Sensoren erfassen und anschließend, dank Kommunikationsinfrastruktur (z. B. WLAN), mit vorhande- nen Daten (z. B. aus einem WMS) verbinden und auswerten können. Die darauf folgende Durchführung einer Reaktion578 wird durch Aktoren vorgenommen.579 Darüber hinaus besit- zen diese CPS die Eigenschaft sich untereinander direkt zu vernetzen und dadurch dezentral 576 Diese Einlagen oder inlays bilden Negativformen für die Bauteile aus und schützen diese somit im Ladungs- träger im Transport. 577 CPS werden in dieser Arbeit nur für die Beschreibung eines solchen Systemaufbaus verwendet. 578 Beispielsweise das Erzeugen einer Bestellung oder das Herbeirufen von Förderfahrzeugen. 579 Vgl. Bauernhansl (2014), S. 16. 100 und autonome Netzwerke (z. B. Logistiknetzwerke) aufzubauen und zu betreiben sowie die- se sogar später eigenständig zu optimieren.580 Der Ablauf der Materialbereitstellung beim Konzept der vernetzten Logistik, unter Verwen- dung von CPS, soll folgendem Schema folgen, siehe Abbildung 3.17: Die Beschreibung beginnt beim im Aufbau befindlichen Auto, welches gerade auf dem Montage- und Logistik- Groß-FTF durch die Montage bewegt wird. Dies ist der Ausgangspunkt für die Materialbe- stellung. In den aufzubauenden Fahrzeugen werden Listen mit den jeweiligen Materialbe- darfen für alle Montagestationen in elektronischer Form mitgeführt. Mithilfe einer Positionie- rungsanlage in der Montagehalle, kann das CPS des Autos immer die aktuelle Position im Montagelayout ermitteln, an der es sich befindet. Aufbauend auf dieser Information, wird unter Zuhilfenahme der gespeicherten Materialbedarfe immer passend für die nächsten Pro- zessmodule mit dem notwendigen zeitlichen Vorlauf zielgerichtet das Material bestellt. Dabei sendet das Auto das Bestellsignal an das physische oder virtuelle Lager. Während das reale Lager physisch auf dem Werksgelände vorhanden ist, befindet sich das virtuelle Lager au- ßerhalb des Werks beispielsweise auf einem angrenzenden oder nahen Gelände, betrieben von einem Logistikdienstleister. Der Ladungsträger wird dann vom jeweiligen Lager ausge- lagert, beim virtuellen Lager vorher noch ins Werk geliefert. Von beiden Lagern wird ständig geprüft, ob Bestellbedarfe vorliegen. Ist dies, beispielsweise bei niedrigen Lagerbeständen, der Fall, wird direkt eine Bestellung an die Zulieferer gesendet. Der Zulieferer empfängt die- se Bestellung und versendet die Materialien entweder direkt zum passenden Lager bzw. ins Werk oder er stellt sie für den nächsten Milkrun, zur Erklärung siehe Kapitel 2.3.5, bereit. Die Entscheidung für direkten Versand oder Milkrun fällt auf Basis der verbleibenden Zeit, die das Bauteil noch nutzen kann, bevor es im Montagewerk eintreffen muss. Nachdem in einem der Lager die Auslagerung der Ladungsträger stattgefunden hat, soll über ein neuartiges Aus- wahlwerkzeug581 das passende Logistikkonzept für den innerbetrieblichen Transport des Ladungsträgers, auf Basis von Kosten der einzelnen Logistikkonzepte, ausgewählt werden. Zur Auswahl stehen dabei die drei neuartigen Logistikkonzepte (Riegelkonzept, Einzel-FTF- und Warenkorb-Konzept) aus Kapitel 3. Das Auswahlwerkzeug berechnet für jedes der drei Konzepte sowohl die anfallenden Kosten für den Materialtransport und die Lagerung582 im Bereich zwischen erster Ladekante des Werks und Verbau- oder Montageort als auch die Kosten für die Sequenzierung.583 Nachdem ein Logistikkonzept über das Auswahlwerkzeug als wirtschaftlichste Lösung bestimmt wurde, wird dem betreffenden Ladungsträger dieses Konzept zugeteilt. Der Ladungsträger bestellt dann per direkter Kommunikation mit dem je- 580 Vgl. Bauernhansl (2014), S. 16. 581 Dieses Auswahlwerkzeug wurde zuerst auf Excel-Basis aufgebaut und wird aktuell in einem weiteren Pro- jekt am IFT in eine Matlab-Programmierung überführt, siehe Kapitel 1.4, ist aber explizit nicht Teil dieser Arbeit, da es erstens den Rahmen dieser Arbeit übersteigen würde und zweitens aktuell noch nicht vollstän- dig validiert ist. 582 Die je nach Konzept abweichenden Flächen, die für eine Lagerung benötigt werden sowie die unterschied- lichen Lagerkosten, je nach Lagertyp (z. B. AKL) anfallen, werden mit in die Berechnung einbezogen. 583 Dabei werden auch die Kosten der jeweils für die Konzepte benötigten Betriebsmittel mit in die Berechnung einbezogen, was aktuell aufgrund der nur unvollständig aufgebauten Prototypen der neuen Betriebsmittel noch nicht möglich ist. 101 weiligen Konzept das benötigte Betriebsmittel, beispielsweise beim Einzel-FTF-Konzept ein FTF, welches den Ladungsträger zum Verbauort transportiert. Die freien FTF verhandeln untereinander, welches den Transportauftrag annimmt, wobei das FTF welches sich am nächsten zum aktuellen Aufenthaltsort des Ladungsträgers befindet und frei ist, zu favori- sieren ist. Dieser Entscheidungsvorgang muss innerhalb kurzer Zeit stattfinden, damit keine Verzögerungen im Materialfluss entstehen. Die Grundidee lautet, dass die CPS untereinan- der über Agentensysteme584 in Verhandlung stehen und jeweils lokale Optima aushandeln. Dieses FTF transportiert den Ladungsträger dann zum Montageort, also dem Montage- und Logistik-Groß-FTF. Dort entnimmt der Montagemitarbeiter das Material und kann es am Auto verbauen. Ladungs- träger Zulieferer reales Lager B estellung Einzel- FTF Riegel B es te llu ng Li ef er un g virtuelles Lager Auslagerung = CPS Waren- korb Transport- systeme Material- entnahme Montage- und Logistik-Groß-FTF Auto Abbildung 3.17: Konzept für eine vernetzte Logistik mit CPS 3.10 Fazit Die in diesem Kapitel vorgestellten, neuartigen Logistikkonzepte müssen in Bezug auf An- wendbarkeit sowohl theoretisch als auch praktisch analysiert werden. In Kapitel 4.7.1 werden die vorgestellten Konzepte deshalb in Modelle überführt und anhand von Simulationen unter- sucht. Anhand dieser Ergebnisse soll eine theoretische Anwendbarkeit vorausgesagt werden können. Die praktische Anwendbarkeit wird sich bei Einsätzen in der neuen ARENA2036- 584 Agentensysteme werden in dieser Dissertation nicht weiter erläutert oder bearbeitet. Sie sollen nur eine Perspektive für die Umsetzung der vernetzten Logistik aufzeigen. 102 Versuchshalle585 und vor allem bei späteren Industrieeinsätzen zeigen. Damit es zum Auf- bau von Pilotanlangen kommt, sind Anwendungsvorteile notwendig. Diese Pilotanlage soll die Grundzüge der neuartigen Logistikkonzepte (Riegelkonzept, Einzel-FTF- undWarenkorb- Konzept) anhand eines physischen Aufbaus darstellen. Dieser Aufbau besteht dazu aus einem Montage- und Logistik-Groß-FTF, Riegel-, Warenkorb- und Einzel-FTF-Gestellen so- wie einem Unterfahr-FTF und demMini-RBG. Die drei neuartigen Logistikkonzepte sollen im physischen Aufbau unterschiedliche Materialien zu vordefinierten Prozessmodulen transpor- tieren bzw. beim Riegelkonzept an den Prozessmodulen direkt bereitstellen. Der Transport der im Aufbau befindlichen Fahrzeuge wird vom Montage- und Logistik-Groß-FTF übernom- men. Die Materialzulieferung zum Montage- und Logistik-Groß-FTF erfolgt über die drei be- schriebenen Gestelle (Riegelgestelle, Einzel-FTF-Gestell und Warenkorbgestell), siehe Ka- pitel 3.8.1, 3.8.3 und 3.8.4. Diese Gestelle werden entweder durch die in der Vergangenheit am IFT entwickelten FTF des Typs KaTe und Doppelkufen, siehe Kapitel 3.4, oder durch das neu entwickelte Unterfahr-FTF, siehe Kapitel 3.8.2, zwischen Wareneingang bzw. Lager und Montageort transportiert. Erfahrungswerte des IFT machen deutlich, dass die Vorstellung von neuartigen Logistikkonzepten und den dazu notwendigen Betriebsmitteln nur dann Ak- zeptanz findet und anschließend erfolgreich in die betriebliche Praxis überführt wird, wenn materielle Prototypen die theoretischen Abläufe beispielhaft in einem physischen Aufbau umsetzen. Für die Berechnung von Business Cases sind die Kosten der zugehörigen Betriebsmittel der neuartigen Logistikkonzepte relevant. Aktuell können diese nicht ausreichend genau ge- schätzt werden, weshalb derzeitig noch keine quantitativen, insbesondere monetären Aus- sagen über die Eignung der drei neuartigen Logistikkonzepte erfolgen kann. Eine deutliche Aussage ist heute jedoch schon für die folgenden qualitativen Argumente der neuen Logis- tikkonzepte möglich: • Für unterschiedliche Fahrzeugmodelle eines Herstellers wird, im Gegensatz zu heute, nur noch eine Fabrik586 beziehungsweise eine Montagelinie benötigt. Dies hat erheb- lichen Einfluss auf die Investitionskosten, da eine Montagelinie ca. 50 - 200 Mio. Euro an Investition erfordert.587 • Die Montage wird flexibler und wandelbarer, da weniger starre Strukturen (beispiels- weise Förderbänder) vorhanden sind. • Durch die Verwendung des Matrix- oder Schachbrettlayouts werden Anpas- sungsmöglichkeiten an Nachfrageschwankungen gegeben. Die Produktionsmengen, Ausstattungs- und Modellvarianten lassen sich flexibler als bei der Bandmontage an 585 Siehe Kapitel 1.3. 586 Die Befragung von zwei Montageexperten aus der Automobilindustrie lieferte als Kosten für eine Montage- linie inklusive Gebäude und Grundstück den Wert von 370 - 400 Mio. Euro. 587 Vgl. Roscher (2008), S. 19 und Deechongkit und Srinon (2009), S. 2063. 103 den Verkaufs- oder Absatzmengen ausrichten.588 • Ein Ausschleusen von Fahrzeugen an jeder beliebigen Stelle der Montage wird ermög- licht, ohne dass dafür ein unverhältnismäßig hoher Aufwand in der Logistik entsteht. 588 Die Steigerung der Flexibilität ist besonders durch den Entfall von Model-Mix-Begrenzungen, siehe Kapitel 2.5, möglich. 104 4 Untersuchung der neuen Konzepte mit Hilfe von Simulationen In Kapitel 2 findet sich eine detaillierte Beschreibung der heute eingesetzten Konzepte für die Produktionslogistik im Automobilbau. Darauf aufbauend wurden in Kapitel 3 neuartige Logistikkonzepte ausgearbeitet und vorgestellt, die den fünf Herausforderungen der Produk- tionslogistik der Automobilindustrie, siehe Kapitel 1.2 begegnen. Anschließend wurden die zehn neuartigen Konzepte in Kapitel 3 mithilfe einer Nutzwertanalyse und detaillierten Fra- gen in Bezug auf die Wandlungsbefähiger analysiert und anhand der Ergebnisse sortiert. Die drei bestbewerteten Konzepte (Riegelkonzept, Warenkorbkonzept und Einzel-FTF-Konzept) wurden ausgewählt und in Kapitel 3.7 detailliert vorgestellt. Eine fundierte Prüfung der Um- setzbarkeit dieser drei neuen Logistikkonzepte, insbesondere in Bezug auf die Erfüllung des Materialflusses589 von heutigen Automobilmontagen, erfolgt in diesemKapitel per Simulation. Dies ist die erste Stufe der Ergebnisse der Simulationsläufe. Überprüft werden kann dies nur, wenn qualitativ hochwertige Datensätze aus der Praxis vorhanden sind. Die Bereitstellung dieser Daten erfolgte über Kooperationspartner und Kontakte des IFT. Die Daten stammen von einem deutschen Premiumhersteller, sind jedoch vertraulich zu behandeln und deshalb in dieser Arbeit nicht im Klartext wiedergegeben. Weiterhin soll in diesem Kapitel anhand der Simulationen die Erfüllung der drei Thesen aus Kapitel 1.4 gezeigt werden. In der zweiten Stufe, nach erfolgreichem Beweis der Funktionalität der neuartigen Logistikkonzepte, sollen die Simulationsläufe detaillierte Ergebnisse für die Anzahl der erforderlichen Betriebsmittel der neuartigen Konzepte liefern.590 Eine monetäre Betrachtung bzw. Einbeziehung von Kos- tensätzen und die damit möglichen Wirtschaftlichkeitsrechnungen der drei neuartigen Logis- tikkonzepte werden in dieser Arbeit nicht beachtet. Hintergrund hierfür ist, dass bestimmte Betriebsmittel wie das Unterfahr-FTF und das Montage- und Logistik-Groß-FTF aktuell noch nicht vollumfänglich aufgebaut wurden und dadurch nicht mit einem Geldbetrag angegeben werden können, wodurch eine Berechnung der Investitions- und Betriebskosten derzeitig noch nicht möglich ist. Das Ziel dieses Kapitels ist einerseits die Machbarkeit der in Kapitel 3.7 präsentierten, neu- artigen Logistikkonzepte und andererseits die Bestimmung der Anzahl an notwendiger Be- triebsmittel die für die Durchführung des Materialflusses bei Verwendung der neuartigen Lo- gistikkonzepte eingesetzt werden müssen. 4.1 Übersicht der drei Simulationsstudien Mit den bereitgestellten Produktionsdaten werden drei Simulationsstudien für die Automobil- produktion durchgeführt, die nachfolgend aufgelistet sind: 589 Die Erfüllung des Materialflusses wird durch das Erreichen der geforderten Durchsatzleistung gezeigt. 590 Mit Simulationsläufen können keine exakten Optima eines Modells bestimmt werden. (Vgl. Oertli-Cajacob (1977), S. 320). 105 1. Simulation einer Türenvormontage591, getaktet mit gleichen Takten für alle Stationen. In dieser Simulationsstudie soll die Umsetzbarkeit der neuartigen Logistikkonzepte für Vormontagebereiche analysiert werden. 2. Simulation einer Endmontage, getaktet mit gleichen Takten für alle Stationen. Diese Simulationsstudie dient dazu, die Umsetzbarkeit der neuartigen Logistikkonzepte für Endmontagebereiche zu untersuchen. 3. Simulation einer Montage imMatrixlayout, getaktet aber unterschiedliche Vielfache des Grundtakts592 an den Prozessmodulen. Diese Simulationsstudie soll den Ausblick auf eine Montage im Matrixlayout und den hierfür notwendigen Logistikkonzepten geben. Die Umsetzbarkeit der angenommenen Produktionswerte für eine derartige Montage soll unter Verwendung der neuartigen Logistikkonzepte analysiert werden. Dabei ist es jeweils das Ziel, die funktionelle Umsetzbarkeit der drei neuartigen Logistikkon- zepte (Riegelkonzept, Einzel-FTF- und Warenkorb-Konzept) für die drei Arten von Produkti- onsumgebungen zu untersuchen. Bei den ersten beiden Simulationsstudien (Türenvor- und Endmontage, beides getaktet) wurden die Montagestationen in der Produktionsumgebung ähnlich angeordnet, wie Sie heute in der Realität zu finden sind, siehe hierzu auch Kapitel 2. Die Umsetzbarkeit der drei neuartigen Logistikkonzepte soll dementsprechend in den ersten beiden Simulationsstudien (Türenvor- und Endmontage) über den Vergleich zwischen den Ist-Werten der Produktionsmenge der aktuell eingesetzten Logistikkonzepte auf der einen Seite und den Ergebnissen für die Produktionsmenge aus den Simulationsläufen auf der anderen Seite bewiesen werden, siehe hierzu Tabelle 4. Dieser Vergleich der Simulationser- gebnisse mit den real erzielten Produktionsleistungen, die anhand der Produktionsdaten für einen Tag als aufgenommene Daten vorhanden sind, bietet eine sehr gute Beweislage. Tabelle 4: Gegenüberstellung der Produktionsmenge zum Beweis der Umsetzbarkeit bei der Simulationsstudie der Türenvor- und Endmontage Ist-Werte / Stand heute (auf Basis der aktuellen Logistikkonzepte) Soll-Werte (auf Basis der neuartigen Logistikkonzepte) Produktionsmenge aus bereitgestellten Realdaten Produktionsmenge als Ergebnisse der Simulationsstudien Die dritte Simulationsstudie stellt eine Produktion per Matrix- oder Schachbrettlayout, siehe 591 Zusätzlich zur Simulation der Endmontage in Band- undMatrixlayout wurde eine Türenvormontage simuliert, weil einerseits eine Türenvormontage in der Forschungssäule ForschFab in ARENA2036 zu Beginn als beispielhafter Montagebereich ausgewählt wurde und andererseits hierfür Originaldaten vorhanden waren. Experten des Bereichs Automobilmontage eines Premiumherstellers vertraten in ARENA2036 wiederholt die Aussage: " Wer eine Türenvormontage erfolgreich aufbaut und betreibt, kann das erlernte Wissen auch für die Endmontage sehr gut gebrauchen und direkt umsetzen\. Hintergrund für diese Aussage ist, dass an der Tür viele Varianten eingebaut werden, ähnlich wie auch bei der Endmontage Varianten verbaut werden. Deshalb wurde die Türenvormontage als erste Simulationsstudie in dieser Arbeit durchgeführt. 592 Erläuterungen zum Grundtakt erfolgen in Kapitel 4.9.1. 106 Erklärungen in Kapitel 3.2, dar. Während für die Türenvor- und Endmontage die heutigen Durchsatzleistungen anhand der zur Verfügung gestellten Daten, die als Vergleichswert für die Ergebnisse der Simulationsstudien genutzt werden können, bekannt sind, ist die Situa- tion bei der Simulation einer Montage im Matrixlayout anders. Hier liegen keine Vergleichs- werte auf Basis von realen Produktionsdaten vor, da noch keine Produktionsumgebung in einem Werk der Premiumhersteller in Matrix- oder Schachbrettlayout mit Montagepfaden je Variante oder Modell aufgebaut bzw. vorhanden ist. Es können jedoch theoretische Produk- tionsmengen (siehe Soll-Werte (Rechnungen) in Tabelle 5) für die Montage beim Matrixlay- out ermittelt werden. Diese werden dann für den Vergleich mit den Simulationsergebnissen herangezogen. Dementsprechend findet sich bei der dritten Simulationsstudie eine etwas abgewandelte Herangehensweise. Die Umsetzbarkeit der Simulation einer Montage in Ma- trixform, soll über den Vergleich zwischen theoretisch erzielbarer Produktionsmenge593 auf der einen Seite und den Ergebnissen der Simulationsläufe594 auf der anderen Seite, gezeigt werden. Diese Gegenüberstellung ist in Tabelle 5 zu sehen. Tabelle 5: Gegenüberstellung der Produktionsmenge zum Beweis der Umsetzbarkeit bei der Simulationsstudie der Montage im Matrixlayout Soll-Werte (Rechnungen) (auf Basis der beschriebenen Produktionsabläufe) Soll-Werte (auf Basis der neuartigen Logistikkonzepte) Produktionsmenge aus theoretischen Berechnungen Produktionsmenge als Ergebnisse der Simulationsstudien 4.2 Beschreibung der Simulationsszenarien Die Auswertung der Ergebnisse von Simulationen hängt laut VDI 3633-3 insbesondere von einer gewissenhaften Vorbereitung der Experimente ab.595 Szenarien sind dabei als gedank- lich aneinandergereihte Ereignisse anzusehen, die zur Untersuchung von kausalen Zusam- menhängen verwendet werden.596 Szenarien ermöglichen im Rahmen der Experimentpla- nung597 aus einer großen Zahl von möglichen Simulationsläufen eine sinnvolle Menge aus- zuwählen, die in Bezug auf Datenquantität und -qualität die Anforderungen erfüllt und auf die konkrete Zielsetzung abgestimmt ist.598 In den Simulationsstudien wurden jeweils über 1.000 Simulationsläufe durchgeführt, um mit statistischer Sicherheit eine Aussage über die erzielten Ergebnisse treffen zu können. Die Bestimmung dieser Zahl an Simulationsläufen 593 Die Berechnung erfolgte anhand der Anzahl der Prozessmodule unter Zugrundelegung des Produktions- programms und der Grundtaktzeit. 594 Gegenüber der theoretischen Berechnung werden in den Simulationsläufen zufällig Aufträge und zugehö- rige Teileumfänge generiert. 595 Vgl. VDI 3633-3 (1997), S. 6. 596 Vgl. VDI 3633 (2013), S. 20. 597 Im Rahmen der Experimentplanung sind für die jeweiligen Simulationsstudien die Ausgangsdaten, die Pa- rameter des Modells und Versuchsziele zu definieren. (Vgl. Bangsow (2008), S. 13 f.). 598 Vgl. VDI 3633 (2013), S. 8. 107 basiert auf Rechnungen nach Eley. Demnach ist eine statistische Sicherheit der Ergebnisse bei den 1.000 Simulationsläufen erreichbar, wenn in mehr als 980 Simulationsläufen keine gravierenden Abweichungen festgestellt werden konnten.599 In den drei Simulationsstudien (Türenvor,- End- und Matrixmontage) wurden jeweils vier Sze- narien der neuartigen Logistikkonzepte untersucht. 600 Bei den vier Szenarien der neuartigen Logistikkonzepte ist die prozentuale Verteilung der Konzepte auf die zu beliefernden Prozess- module bzw. Montagestationen jeweils unterschiedlich, siehe Tabelle 6.601 Die prozentuale Angabe bezieht sich dabei auf den Anteil des jeweiligen Konzepts an der gesamten Mate- rialbereitstellung. Im Szenario 1 werden 36 % der Stationen der Türenvormontage mit dem Einzel-FTF-Konzept versorgt und 64 % der Stationen mit dem Riegelkonzept. Bei Szenario 2 ist die Verteilung der Logistikkonzepte mit 50 % der Montagestationen, die mit dem Rie- gelkonzept beliefert, 20 % die mit dem Warenkorb-Konzept beliefert und den restlichen 30 % die mit dem Gitterbox-Konzept beliefert werden, deutlich vielfältiger. Im Szenario 3 kom- men alle drei neuartigen Logistikkonzepte zum Einsatz, indem 14 % der Montagestationen mit dem Einzel-FTF-Konzept versorgt werden, 50 % mit dem Riegelkonzept, 20 % mit dem Warenkorbkonzept und die restlichen 16 % der Stationen mit dem Gitterbox-Konzept. Ab- schließend findet sich im Szenario 4 eine 70 % zu 30 % Verteilung zwischen Riegelkonzept undGitterbox-Konzept. Die Ergebnisse der Simulationsläufe und die Auswertungen basieren auf diesen Verteilungen.602 599 Vgl. Eley (2012), S. 29. 600 Mit Simulationsexperten im Umfeld von ARENA2036 wurde die Gegenüberstellung eines Ausgangsszena- rios oder Null-Szenarios mit den vier Szenarien diskutiert. Das Ziel wäre hierbei eine Vergleichbarkeit von Ausgangsszenario und den vier Szenarien in Bezug auf logistische Kennzahlen wie beispielsweise Lager- dauer und -größe oder Anzahl der eingesetzten Betriebsmittel gewesen. Aufgrund der beschränkten Ver- gleichbarkeit solch eines Ausgangsszenarios eines bestimmten Brownfield-Werks, mit den dort eingesetz- ten Logistikkonzepten, logistischen Betriebsmittel und Lagerspezifikationen, wäre dieser Vergleich jedoch nicht allgemein aussagekräftig genug für die Automobilproduktionslogistik und wurde deshalb aus dieser Dissertation ausgeklammert. Für spätere Anwendungsuntersuchungen der drei neuen Logistikkonzepte sind derartige Vergleiche, insbesondere in Bezug auf logistische Kennzahlen aber auch Logistikkosten, sinnvoll und sollten projektbezogen eingesetzt werden. 601 Die Vorgehensweise zur Aufstellung und Untersuchung solcher Szenarien orientiert sich an anderen wis- senschaftlichen Arbeiten, bei denen Simulationen eingesetzt werden, siehe beispielsweise Pohl (2006), S. 76 ff. 602 Die prozentualen Verteilungen wurden im Logistikarbeitskreis in ARENA2036 erarbeitet, vorgestellt und abgestimmt. Ergebnis dieser Abstimmung war, dass die Werte eine gute Vergleichbarkeit der Logistikkon- zepte ermöglichen. Grundidee ist, dass die unterschiedlichen Verteilungen zeigen, dass jedes Konzept für bestimmte Umfänge der Materialbereitstellung genutzt werden kann. Die Ober- und Untergrenzen (z. B. 14 % beim Einzel-FTF-Konzept) ergeben sich durch die Notwendigkeit der Belieferung kompletter Stationen. Eine Belieferung nur bestimmter Materialien einer Station mit einem Konzept und anderer Materialien mit einem anderen Konzept wurde ausgeschlossen. Beim Warenkorb kommt als Besonderheit für die Unter- grenze noch hinzu, dass mindestens zwei Stationen in Folge per Warenkorb beliefert werden müssen. 108 Tabelle 6: Untersuchungsszenarien in der Simulationsstudie der Türenvormontage Szenario 1 Szenario 2 Szenario 3 Szenario 4 Einzel-FTF-Konzept 36 % - 14 % - Riegelkonzept 64 % 21 % 50 % 64 % Warenkorb-Konzept - 43 % 22 % - Gitterbox-Konzept - 36 % 14 % 36 % Es wurden deshalb vier Szenarien gewählt, um abweichende Einsatzmöglichkeiten der neu- artigen Logistikkonzepte in den Simulationen abzubilden und nicht gewisse Stationen nur mit bestimmten Konzepten zu versorgen. Die Zusammenstellung der Szenarien erfolgte im Rahmen dieser Arbeit mit Blick auf aktuelle sowie zukünftige Produktionssituationen und in Abstimmung mit der Logistikarbeitsgruppe in ARENA2036. Dabei sollten unterschiedliche, denkbare Situationen ermittelt werden. Im Szenario 1 ist eine komplette Umstellung der be- stehenden Logistik auf die neuen Logistikkonzepte angedacht. Die Materialbelieferung der Montage erfolgt ausschließlich durch die beiden neuen Konzepte Riegel und Einzel-FTF.Wo- bei ca. 2/3 der Stationen durch das Riegelkonzept beliefert werden, da dies gegenüber dem Einzel-FTF-Konzept weniger FTF-Fahrten notwendig macht. Beim Szenario 2 versorgt das Riegelkonzept nur 1/5 der Montagestationen, das Warenkorb-Konzept fast die Hälfte der Stationen und das Gitterbox-Konzept die verbleibenden Menge (ca. 1/3) der Montagestatio- nen. Dieses Szenario stellt den Warenkorb deutlich in den Vordergrund und nutzt das Riegel- und Gitterbox-Konzept nur zur Unterstützung an einigen Stellen. Beim Szenario 3 wird das Riegelkonzept an der Hälfte aller Stationen eingesetzt. Das Warenkorb-Konzept beliefert ca. 1/5 der Montagestationen und die verbleibenden Stationen erhalten ihr Produktionsmaterial vom Einzel-FTF- und Gitterbox-Konzept. Das Szenario zielt damit deutlich auf eine Umset- zung des Riegel-Konzepts unter Verwendung der anderen Konzepte an einigen Stationen ab. Im letzten Szenario, dem Szenario 4 werden die Stationen nur durch das Riegel- und das Gitterbox-Konzept beliefert. Dieses Szenario soll, im Gegensatz zu Szenario 3, aufzeigen, wie eine fast vollständige Belieferung der Montage mit dem Riegelkonzept aussehen könn- te. Das Gitterbox-Konzept stellt bei den verbleibenden Stationen eine Art Unterstützung für besonders großvolumige Bauteile dar. 4.3 Sondersituation große Bauteile Da großvolumige Bauteile z. B. Seitenscheiben, die nicht in den größten KLT (600 x 400 mm Grundmaß) mit den Nutzmaßen 544 x 359 x 262 mm (RL-KLT) passen, aktuell noch nicht mit den drei neuartigen Logistikkonzepten (Riegelkonzept, Einzel-FTF- undWarenkorb- Konzept) transportiert werden können, wird hierfür das heute schon bekannte Konzept der Materialbereitstellung per Gitterbox, siehe die Beschreibung in Kapitel 2.4.5, angewendet. Dieses Logistikkonzept wird in den Szenarien 2 - 4 angewendet. Die Gitterbox steht dabei stellvertretend für die Belieferung der Montage mit großen Bauteilen, die sonst per Sonder- 109 ladungsträger, Gitterboxen oder Faltboxen transportiert und bereitgestellt werden.603 Da in wenigen Monaten oder Jahren derartig großvolumige Bauteile mit den neu entwickelten Uni- versalladungsträgern, siehe Kapitel 3.8.5, aufgenommen und dann auch mit den drei neuar- tigen Logistikkonzepten transportiert werden können, wird im Szenario 1 die Materialbereit- stellung ohne Gitterbox-Konzept aufgezeigt.604 4.4 Prüfen der möglichen Weiterverwendbarkeit bisheriger Simulationsmo- delle Anhand der Beschreibung der drei neuartigen Logistikkonzepte (Riegelkonzept, Einzel-FTF- und Warenkorb-Konzept) in Kapitel 3 ist erkennbar, dass die drei Konzepte völlig neue, re- volutionäre Ansätze für die Produktionslogistik liefern und dadurch wesentlich von den ak- tuell eingesetzten Verfahren der Automobilproduktionslogistik, siehe Kapitel 2.3, abweichen. Während bei den alten Konzepten ein Umfang bzw. die zugehörigen Bauteile zu einem Mon- tageort transportiert und dort vorgehalten wurden, bis das zugeordnete Fahrzeug diese Sta- tion im Takt durchlaufen hat und die zugeordneten Teile montiert worden sind, zielen die neuen Konzepte auf eine direkte Zuteilung der gerade benötigten Bauteile zum jeweiligen Fahrzeug ab (just-in-real-time). Deshalb können bisherige Simulationsmodelle für die Pro- duktionslogistik in der Automobilproduktion an dieser Stelle nicht weiterverwendet werden und stattdessen müssen neue Modell erstellt werden. 4.5 Grundlagen von Simulationen Die VDI 3633 definiert die Simulation als " das Nachbilden eines Systems mit seinen dyna- mischen Prozessen in einem experimentierbaren Modell, um zu Erkenntnissen zu gelangen, die auf die Wirklichkeit übertragbar sind\605. Weiterhin ist ein System laut VDI 3633 defi- niert als eine " abgegrenzte Anordnung von Komponenten, die miteinander in Beziehung stehen\606, wohingegen ein Modell " eine vereinfachte Nachbildung eines geplanten oder [real] existierenden Systems mit seinen Prozessen in einem anderen begrifflichen oder ge- genständlichen System [ist]. Es unterscheidet sich hinsichtlich der untersuchungsrelevanten Eigenschaften nur innerhalb eines vom Ziel abhängigen Toleranzrahmens vom Vorbild.\607 Oertli-Cajacob definiert ein Modell deutlicher in Bezug auf die Abbildungseigenschaften in- 603 Durch die Verwendung des Gitterbox-Konzepts für großvolumige Bauteile wird in dieser Arbeit eine relativ grobe Vereinfachung getroffen. Dies ermöglicht eine Berücksichtigung auch großvolumiger Bauteile in der Simulation, die andererseits mit vertretbarem Aufwand nur schwierig hätten erfasst werden können. 604 Bei Gleichteilen mit hoher Verbauquote, also Bauteilen die nur eine Variante besitzen (z. B. Dämmmatten) und in fast jedem Fahrzeug verbaut werden, wird die Gitterbox bzw. der Großladungsträger voraussicht- lich auch in der Zukunft als Logistikkonzept zum Einsatz kommen, da dies für derartige Teile eine sehr wirtschaftliche Lösung darstellt. 605 Vgl. VDI 3633 (2013), S. 16. 606 Vgl. VDI 3633 (2013), S. 19 f. 607 VDI 3633-1 (2000), S. 3. 110 dem er sagt " Ein Modell ist eine Abbildung oder Darstellung eines Systems, welches das wirkliche System (Realität) oder ein zu verwirklichendes System möglichst gut im interes- sierenden Sachverhalt abbildet.\608 Bei beiden Definitionen wird außerdem deutlich, dass der Detaillierungsgrad des Modells609 und seine Eigenschaften einen großen Einfluss auf die Simulationsergebnisse haben. Zusammengefasst ist Simulation ein geplantes Experi- mentieren mit Modellen, die wiederum eine Abbildung von realen oder fiktiven Systemen darstellen. Grundsätzlich muss vor Durchführung einer Simulationsstudie immer geprüft werden, ob wirt- schaftlichere Methoden oder Vorgehensweisen zur Lösung der Aufgabe vorhanden sind.610 Dies ist für die neuartigen Logistikkonzepte nicht der Fall, da eine Umsetzung der Konzepte, aufgrund fehlender Betriebsmittel und Probeumgebungen in der Realität noch nicht möglich ist. Deshalb sollen an dieser Stelle Simulationsstudien eingesetzt werden, um die Umsetzbar- keit und den Nutzen611 der neuen Konzepte zu überprüfen.612 Die Simulation als Werkzeug eignet sich dazu, da es damit möglich ist, die dynamischen Vorgänge in Montageumgebun- gen abzubilden und statistisch zutreffende Ergebnisse zu erreichen.613 Zu Beginn des Kapi- tels wird auf die Grundlagen von Simulationen inklusive der Phase der Modellierung614 und der Simulationserstellung eingegangen. Die beschriebene Vorgehensweise wird dann für die neuartigen Logistikkonzepte in den drei Simulationsstudien für eine Automobilproduktion umgesetzt. 4.5.1 Ablauf einer Simulationsstudie Grundsätzlich sind vom realen System bis zum Modell einige Schritte notwendig. Beim Ab- lauf einer Simulationsstudie werden dabei, ja nach Autor andere Vorgehensweisen oder Mo- delle unterschieden. Sauerbier beschreibt vier dieser Modelle für den Ablauf einer Simulati- onsstudie. Erstens das Grundmodell, zweitens das Prognosemodell, drittens das Ablaufmo- dell und viertens das Ebenenmodell. Die Betrachtungsweisen können bei diesen Modellen entweder theoretischer Natur, beim Grundmodell und Prognosemodell, oder praktischer Na- tur, beim Ablaufmodell und Ebenenmodell, sein.615 Das Grundmodell stellt die allgemeinste Gesamtübersicht für den Ablauf von Simulations- studien dar. Dieses Modell wird, mit weiteren Vertiefungen, auch in dieser Arbeit verwendet. Zuerst wird das Originalsystem anhand der folgenden Fragen analysiert616: 608 Oertli-Cajacob (1977), S. 20. 609 Im Zuge der Vereinfachung des abzubildenden Systems wird häufig, je nach Betrachtungsrichtung, eine sogenannte Simplifikation getätigt. (Vgl. Oertli-Cajacob (1977), S. 21). 610 Vgl. VDI 3633-3 (1997), S. 3. 611 Vgl. Eley (2012), S. 6. 612 Vgl. Günthner u. a. (2010), S. 150. 613 Vgl. Gupta u. a. (1999), S. 1066. 614 Die Modellierung kann auch als Modellbildung bezeichnet werden. 615 Vgl. Sauerbier (1999), S. 7. 616 Vgl. Sauerbier (1999), S. 7. 111 • Was sind die wesentlichen Elemente des Systems? • Welche Beziehungen haben diese Elemente zueinander? • Wie verhalten sich die Elemente? Mithilfe der Antworten auf die Fragen, lässt sich ein formales Systemmodell entwickeln. Die- se Phase wird folglich als Modellbildung bezeichnet. Unter Berücksichtigung des zuvor de- finierten Untersuchungszwecks, wird anschließend die Eignung des Modells bewertet. Die zentrale Frage lautet hierbei: Kann das Systemmodell das interessierende Verhalten des realen Systems ausreichend genau wiedergeben? Dementsprechend wird in dieser Phase die Modelleignung geprüft. Kann die Frage positiv beantwortet werden, wird das Systemmo- dell anschließend in ein ausführbares Computerprogramm, den Simulator, übertragen. Ziel ist hierbei, dass das Simulationsmodell im Simulator den gewünschten Sachverhalt abbildet. Bezeichnet wird diese Phase als Modellimplementierung. Nachdem der Simulator erstellt ist, muss seine inhaltliche Korrektheit überprüft werden. Dabei wird untersucht, ob das Simula- tionsmodell genau dem formalen Modell entspricht. Diese Phase wird als Modellverifikation bezeichnet. Abschließend erfolgt die Modellvalidierung, bei der untersucht wird, ob zwischen den Simulationsergebnissen und dem tatsächlichen oder prognostizierten Verhalten des Ori- ginalsystems gravierende Abweichungen vorliegen.617 Das Prognosemodell beschreibt die Sicht eines Anwenders, der das Verhalten des Origi- nalsystems in einer bestimmten Situation prognostizieren will. Diese Modelle werden dem- entsprechend verwendet, um, unter Verwendung von Annahmen, ein zukünftiges Modell- verhalten zu ermitteln.618 Dazu wird eine Reihe von Simulationsexperimenten mit jeweils anderen Ausgangszuständen oder unterschiedlichen Bedingungen durchgeführt.619 Beim Ablaufmodell werden Tätigkeiten nach einer vorgegebenen Reihenfolge hintereinan- der abgearbeitet.620 Zu Beginn der Simulationsstudie wird anhand der Problemformulierung das Modell entwickelt und anschließend implementiert. Dabei ist es wesentlich, wie der zu untersuchende Realitätsausschnitt gewählt ist, um auch den Detaillierungsgrad des Modells festlegen zu können. Nach erfolgreicher Verifizierung und Validierung werden die eigentli- chen Simulationsläufe durchgeführt und die Ergebnisse ausgewertet.621 Bei Verwendung des Ebenenmodells werden die Aufgaben in drei Fachebenen (Realpro- blem, Modell und Simulator) aufgeteilt, um darauf aufbauend eine bestmögliche Zuordnung von Mitarbeitern und deren Qualifikationen vornehmen zu können.622 Ausgangspunkt ist die Fachabteilung, die eine Aufgabe oder ein Problem lösen möchte. Dazu werden Systemana- lytiker engagiert, die das System analysieren und das Simulationsmodell erstellen. Falls be- 617 Vgl. Sauerbier (1999), S. 7 f. 618 Vgl. Arnold (2006b), S. 250 und Scholl (2008), S. 36. 619 Vgl. Sauerbier (1999), S. 8 f. 620 Vgl. Weiss und Jakob (2005), S. 84 sowie Vgl. Eversheim und Abels (2003). 621 Vgl. Sauerbier (1999), S. 10 f. 622 Vgl. Liebl (1995), S. 225 f. 112 sondere Kennnisse für das Simulationssystem benötigt werden, kommen unterstützende Informatiker zum Einsatz. Wesentliche Voraussetzung für die Funktionsweise bei diesem Modell ist eine erfolgreiche Kommunikation zwischen den Fachebenen sowie die Transpa- renz der Methoden.623 4.5.2 Modellarten Grundsätzlich können Modelle nach drei Kriterien unterteilt werden. Das erste Kriterium ist die Darstellung der Zeit, bei der statische und dynamische Modelle unterschieden werden, siehe Abbildung 4.1. Statische Modelle hängen nicht von der Zeit ab, sondern stellen eine Momentaufnahme eines Systems dar.624 Dagegen sind dynamische Modelle zeitablaufbe- zogen und ändern sich dementsprechend über den Zeitverlauf.625 Die statischen und dyna- mischen Modelle lassen sich jeweils weiter in nichtlineare und lineare Modelle unterteilen. Dynamisch nichtlineare Modelle sind entweder stabil oder instabil und verlaufen stationär oder transient626. Gleiches gilt für dynamisch lineare Modelle. Statisch nichtlineare Modelle können nur stabil und stationär sein, genauso wie statisch lineare Modelle. w w w .u ni -s tu ttg ar t.d e/ ift Modelle nach Darstellung der Zeit dynamisch statisch nichtlinear linear stabil stationär stabil stationär linear stabil instabil nichtlinear stabil instabil stationär transient stationär transient Abbildung 4.1: Unterscheidung von Modellen in Bezug auf die Darstellung der Zeit in Anlehnung an Sommer (2015), S. 67 nach Shannon (1975), S. 7 623 Vgl. Sauerbier (1999), S. 15. 624 Vgl. Adam (1996), S. 88 und Fröming (2009), S. 126. 625 Vgl. Adam (1996), S. 89. 626 Als transienter Zustand wird die Einschwingphase eines Modells bezeichnet. (Vgl. Suhl und Mellouli (2013), S. 285). 113 Das zweite Kriterium ist das Abbildungsmedium siehe hierzu Abbildung 4.2. Hierbei las- sen sich materielle und immaterielle Abbildungen unterscheiden. Die immaterielle Abbildung kann weiter in formal und informal unterteilt werden. w w w .u ni -s tu ttg ar t.d e/ ift Modelle nach Abbildungsmedium materiell immateriell informal verbal grafisch- deskriptiv formal mathematisch grafisch- mathematisch logisch Abbildung 4.2: Unterscheidung von Modellen in Bezug auf das Abbildungsmedium nach Haun (2014), S. 42 f. Das dritte Kriterium ist die Art der Zustandsübergänge, nach der kontinuierliche (zeitgesteu- ert), hybride und diskrete (ereignisgesteuerte) Modelle unterschieden werden können, siehe Abbildung 4.3.627 Die kontinuierlichen Modelle, welche häufig im physikalisch-technischen Bereich eingesetzt werden, sind zeitgesteuert. Hierbei ändert sich der Systemzustand in ei- nem endlichen Zeitintervall beliebig oft, wobei die Systemzustände aber jederzeit bekannt sind.628 Bei den (ereignis-) diskreten Modellen wiederum ändert sich der Systemzustand sprunghaft nach Ereignissen, also nicht beliebig oft in einem Zeitabschnitt.629 Deshalb sind diese Modelle besonders geeignet, um logistische Systeme zu simulieren.630 Aufgrund die- ser sprunghaften Zustandsänderungen werden (ereignis-)diskrete Systeme auch als ereig- nisgesteuerte Systeme bezeichnet.631 Alle drei Modellarten (kontinuierlich, hybrid und dis- kret) gibt es in den Ausprägungen als deterministisches und stochastisches Modell.632 Bei deterministischen Modellen sind alle Daten vorherbestimmt und zu jedem Input des Modells gibt es einen Output.633 Bei stochastischen Modellen hingegen sind die Systemvariablen zufällig.634 Die Daten werden also per Zufall erzeugt, beispielsweise durch eine Zufallsver- teilung der Inputgrößen oder eine Wahrscheinlichkeitsverteilung einer Störung.635 In dieser Arbeit werden dynamische, ereignisdiskrete Modelle verwendet, die sowohl über determi- 627 Vgl. VDI 3633 (2013), S. 17, Barton und Pantelides (1994), S. 966 ff. und Engeil u. a. (1997), S. 399. 628 Vgl. Wenzel (2000), S. 7. 629 Vgl. Mattern und Mehl (1989), S. 201 und Fröming (2009), S. 124. 630 Vgl. Eley (2012), S. 8. 631 Vgl. VDI 3633 (2013), S. 17. 632 Vgl. Sauerbier (1999), S. 11. 633 Vgl. Fröming (2009), S. 125. 634 Vgl. Sauerbier (1999), S. 23. 635 Vgl. VDI 3633 (2013), S. 21. 114 nistische (Produktionszeiten) als auch über stochastische (z. B. Ausfall von Betriebsmitteln) Ereignisse verfügen. w w w .u ni -s tu ttg ar t.d e/ ift Modelle nach Art der Zustandsübergänge kontinuierlich diskret deterministisch stochastisch deterministisch stochastisch hybrid deterministisch stochastisch Abbildung 4.3: Unterscheidung von Modellen in Bezug auf die Zustandsübergänge in Anlehnung an VDI 3633 (2013), S. 17 und Elmqvist u. a. (1993), S. 31 4.5.3 Phasen einer Simulationsstudie An dieser Stelle soll die Vorgehensweise für die Durchführung von Simulationsstudien dar- gestellt werden. Dabei können laut VDI 3633-1 drei Phasen voneinander abgegrenzt wer- den636: • 1. Die Vorbereitungsphase, umfasst die Aufgaben- und Zieldefinition, die Datenbe- schaffung und -aufbereitung sowie die Erstellung des Simulationsmodells. • 2. Die Durchführungsphase konzentriert sich auf die Durchführung der Simulationsex- perimente. • 3. Die Auswertungsphase beinhaltet die Ergebnisanalyse und Diskussion. Rabe et al. erweitern das Vorgehensmodell aus der VDI 3633-1, um eine ständige Verifikation und Validierung. Diese Vorgehensweise findet auch in der vorliegenden Arbeit Anwendung. Die Idee ist hierbei, dass Fehler direkt in der Phase und nach dem Arbeitsschritt entdeckt werden, bei denen sie erzeugt wurden. Dadurch sollen falsche Ergebnisse von Simulationen frühzeitiger entdeckt und ausgebessert werden können. Folglich findet die Verifikation und Validierung in dieser Arbeit begleitend zu allen Phasen der Simulation statt. Eine andere Vor- gehensweise wäre nicht sinnvoll, da eine späte Erkennung von Fehlern unwirtschaftlich wäre und die Modelle mit jeder Phase komplexer werden.637 Dadurch ergeben sich Änderungen in 636 Vgl. VDI 3633-1 (2000), S. 11. 637 Vgl. Rabe u. a. (2008), S. 6 f. 115 der Durchführungsreihenfolge, die in Abbildung 4.4 zu sehen sind. Die Hauptaufgaben sind durch abgerundete Rechtecke auf dem mittleren Pfeil symbolisiert, während die Ergebnisse dieser Aufgaben (im rechten Bereich) jeweils direkt verifiziert und validiert werden. V & V der Daten & Modelle Zielbeschreibung Aufgabenspezifikation Konzeptmodell Rohdaten Formales Modell Aufbereitete Daten Ausführbares Modell Simulationsergebnisse Daten- beschaffung Systemanalyse Modellformalisierung Implementierung Experimente und Analyse Aufgabendefinition Datenauf- bereitung Abbildung 4.4: Vorgehensmodell bei einer Simulation nach Rabe u. a. (2008), S. 5 und VDI 3633-1 (2000), S. 11 In der vorlaufenden Phase der Zielbeschreibung, auch bezeichnet als Problemdefinition, er- folgt eine möglichst detaillierte Beschreibung der Problemsituation. Insbesondere die exakte Formulierung des vorliegenden Problems stellt sich häufig als anspruchsvoll heraus, ist je- doch wichtig für den nachfolgenden Prozess.638 Wie zu Beginn des Kapitels beschrieben, sollte dieser Phase eine Suche nach konventionellen Berechnungs- und Analysemethoden, die ohne passende Ergebnisse beendet wurde, vorausgegangen sein.639 In der Phase der Aufgabendefinition wird die Aufgabe anhand der Zielbeschreibung und des Lasten- sowie Pflichtenhefts analysiert und konkretisiert. Als Phasenergebnis wird die Auf- gabenspezifikation erstellt.640 Dabei wird das Gesamtziel häufig in mehrere Teilziele zerlegt, damit Abhängigkeiten identifiziert werden können.641 Gleichzeitig wird mit dem Prozess der Datenbeschaffung begonnen. Denn während in den nächsten Stufen ein detailliertes Mo- dell aufgebaut wird, sind anschließend qualitativ hochwertige Daten für die Simulationsläufe 638 Vgl. Liebl (1995), S. 113 f. und Sauerbier (1999), S. 35. 639 Vgl. Kadachi (2004), S. 25. 640 Vgl. Rabe u. a. (2008), S. 47 und Banks (1998), S. 15. 641 Vgl. Rabe u. a. (2008), 6 f. 116 notwendig. Während der Systemanalyse erfolgt die Ableitung des Konzeptmodells aus dem realen oder geplanten System. Dabei wird bestimmt, welche wesentlichen Elemente des realen Systems im Simulationsmodell enthalten sein sollen und mit welcher Genauigkeit diese aufzubauen sind. Folglich werden in dieser Phase die grundlegenden Voraussetzungen für die Funkti- onsfähigkeit des Simulationsmodells gelegt.642 Das Ergebnis dieser Phase ist ein Konzept- modell. Parallel dazu erfolgt eine Zusammenstellung der Rohdaten auf Basis der Datenbe- schaffung. Die folgende Modellformalisierung hat zur Aufgabe, das Konzeptmodell in das formale Mo- dell zu überführen. Der Anspruch an das formale Modell lautet, die weitere Vorgehensweise der Simulationserstellung, ohne zusätzliche Fachdiskussion, zu ermöglichen. Die Analyse und Aufbereitung der Rohdaten mündet in den aufbereiteten Daten, die später im Simulati- onsmodell eingesetzt werden können. Im Rahmen der Implementierung wird das ausführbare Modell, auch als Simulationsmodell bezeichnet, erstellt. Grundsätzlich wird in dieser Phase, ausgehend vom realen System, ein möglichst passendes Modellabbild erstellt.643 In der VDI 3633-1 wird dazu von der " Um- setzung in ein Softwaremodell\644 durch einen Simulationsexperten gesprochen. Zu den kritischsten Schritten der Modellerstellung gehört gleich zu Beginn die Definition der Modell- grenzen oder auch Systemgrenzen. Werden die Grenzen zu weit gewählt, folgt sehr großer Arbeitsaufwand für die Erstellung des Modells. Bei zu enger Wahl der Modellgrenzen, fehlen möglicherweise wichtige Einflussfaktoren im Modell und relevante Funktionen werden folg- lich entweder gar nicht oder nur unzureichend abgebildet. Bei den Simulationsläufen wird dementsprechend ein von den realen Ergebnissen abweichendes Resultat folgen. Zwei Arten zur Erstellung von Simulationsmodellen können unterschieden werden. Erstens der Top Down und zweitens der Bottom Up-Ansatz.645 Beim Top Down-Ansatz wird vom Groben ins Detail gegangen.646 Beim Bottom Up-Ansatz hingegen werden zunächst Teile detailliert betrachtet und diese anschließend als Grundlage für weitere Modelle genutzt.647 Das Programm Plant Simulation unterstützt durch seine Hierarchie sowohl Top Down als auch Bottom Up-Vorgehensweisen. An die Phase der Modellerstellung schließt sich die Mo- dellnutzung des ausführbaren Modells an. Im Anschluss an die Modellerstellung findet wieder eine Modellverifikation und -validierung statt. Dabei wird das Modell zuerst in Bezug auf die korrekte Abbildung der Modellierungs- 642 Vgl. Ohlendorf (2006), S. 62 f. 643 Laut Nyhuis (2008) sind die Anforderungen von Oertli-Cajaob in Bezug auf Theorien auch auf die Model- lerstellung zu übertragen. Dies sind Allgemeingültigkeit, Verständlichkeit, Bezug zur Realität und Beschrän- kung auf die wesentlichen Aspekte. (Vgl. Nyhuis (2008), S. 9 nach Oertli-Cajacob (1977), S. 17 f.). 644 VDI 3633-1 (2000), S. 18. 645 Eine detaillierte Gegenüberstellung findet sich in Košturiak und Gregor (1995), S. 119. 646 Vgl. Ohlendorf (2006), S. 63 sowie Bangsow (2008), S. 21. 647 Vgl. VDI 3633 (2013), S. 5. 117 bzw. der Simulationssprache hin überprüft.648 Weiterhin wird in der Modellvalidierung un- tersucht, ob das Verhalten des Modells bzw. der Simulation mit seinen Ergebnissen den Eigenschaften des Originals entsprechen kann.649 Zum Abschluss von Simulationsstudien werden in der Phase Experimente und Analyse die Simulationsergebnisse erzeugt und anschließend untersucht. Voraussetzung ist das Vorhan- densein des ausführbaren Modells und der aufbereiteten Daten.650 Je nach Gestaltung der zu untersuchenden Szenarien muss das Simulationsmodell bzw. müssen die Parameter des Modells während dieser Phase verändert werden. Anschließend erfolgt die Analyse der Er- gebnisse der Simulationen um daraus Schlussfolgerungen ziehen zu können. Dabei sollte auch eine Diskussion der Ergebnisse stattfinden, in deren Verlauf überprüft wird, ob eine Realitätsnähe der Simulationsergebnisse gegeben ist.651 Falls die Antwort negativ ausfällt, muss der gesamte Ablauf der Simulationserstellung und Simulationsdurchführung noch ein- mal analysiert und gegebenenfalls wiederholt werden. 4.5.4 Regelkreis der Modellnutzung Die Abbildung 4.5 skizziert die Methodik der Modellnutzung, die nachfolgend beschrieben wird. Grundsätzlich wird dabei, ausgehend von einem realen System (dem Urbild), durch Modellierung und Abstraktion ein Simulationsmodell erstellt. Das durch Modellierung oder Abstraktion erstellte Modell entspricht einem experimentierfähigen Abbild des realen Sys- tems. Unter Verwendung dieses Simulationsmodells werden anschließend Simulationsläufe vorgenommen, bei denen formale Ergebnisse entstehen. Diese Ergebnisse können nach gründlicher Interpretation und Verifikation sowie Validierung auf ein reales System übertra- gen werden. Gleichzeitig besteht die Möglichkeit, zusätzliche Simulationen mit veränderten Parametern vorzunehmen oder das Modell durch Erkenntnisse gezielt zu verbessern. Der zweite Fall wird als iterative Vorgehensweise bei Simulationsstudien bezeichnet.652 648 Vgl. Zauner und Schrempf (2008), S. 230. 649 Vgl. Sauerbier (1999), S. 8 und Zauner und Schrempf (2008), S. 230. 650 Vgl. Rabe u. a. (2008), 48 ff. 651 Vgl. Oertli-Cajacob (1977), S. 24. 652 Vgl. Ohlendorf (2006), S. 64 nach Schraft u. a. (1999), S. 10-56 und Shannon (1975), S. 22 ff. 118 Urbild (reales System) Simulationsmodell (experimentierfähiges Abbild) Formale Ergebnisse der Experimente mit dem Abbild In reale Welt übertragene Ergebnisse Modellierung, Abstraktion Übertragung / Interpretation S im ulationslauf Start Abbildung 4.5: Methodik der Modellnutzung in Anlehnung an Kuhn (1993), S. 1 und Hrdliczka u. a. (1997), S. 3 sowie Sauerbier (1999), S. 9 Ein Simulationslauf ist definiert als die " [...] Nachbildung des Verhaltens eines Systems in einem spezifizierten ablauffähigenModell über einen bestimmten (Modell-)Zeitraum.\653. Da- gegen ist ein Simulationsexperiment weiter gefasst, da es " die gezielte empirische Untersu- chung des Modellverhaltens über einen bestimmten Zeithorizont durch wiederholte Simula- tionsläufe mit systematischen Parametervariationen\654 enthält. Die Simulationsexperimen- te oder Simulationsläufe werden in der Phase der Experimente und Analyse, siehe Abbil- dung 4.4, durchgeführt. 4.5.5 Simulationsprogramme Heutzutage werden für die Durchführung von Simulationen unterschiedliche Simulationspro- gramme655, auch als Simulationswerkzeuge bezeichnet, verwendet. Diese sind häufig an die Art der Simulation oder die Simulationsumgebung angepasst. Eine aktuelle Übersicht zu unterschiedlichen Programmen gibt die Abbildung 4.6, die nachfolgend von unten nach oben beschrieben wird. 653 VDI 3633 (2013), S. 17. 654 VDI 3633 (2013), S. 17. 655 Während in den Jahren 1986 und 1987 die ersten Firmen für Simulationsprogramme entstanden, waren dies größtenteils Ausgründungen aus Hochschulen, beispielsweise DOSSIMIS-3 (aus Dortmund) oder SIMFLEX aus Berlin. (Vgl. Bayer u. a. (2003), S. 11). 119 Spezialsimulatoren (Ergomas, Powersim, ModelMaker, PacSi, UX-Simu, SIMBAX, DISKOVER, AutoSched AP, MOBILEIT-S, SimAL, COSIMIR, Robcad, FAD, 20-sim, TPS, RASIM, COSA, BPM, iGrafx Process, Simcron Modeller, SIMIT, SIMBA) Strukturorientierte Simulatoren (DOSIMIS-3, AutoMod) Ablauforientierte Simulatoren (SIMFLEX/3D, WAY, WITNESS, ISSOP, SyteAPS/AIM, MOSYS) Simulationsumgebungen (Plant Simulation, ProModel, Taylor ED, ARENA, PACE, Flexsim, Simul8, SIMPRO, DELMIA QUEST, SimPlan) Simulatorentwicklungsumgebungen (Simplex 3, Enterprise Dynamics, AnyLogic) Simulationssprachen (Simul_R, GPSS, POSES++, SIMIS, Micro Saint, SLX) Allgemeine Programmiersprachen (C++, Java, Smalltalk, Simula) An w en du ng sb ez ug Al lg em ei ng ül tig ke it M od el lie re ffi zi en z M od el lie ru ng sf re ih ei t Abbildung 4.6: Zuordnung von Simulationsebene und Simulationsprogrammen, aktualisiert in Anlehnung an Kuhn (1993), S. 291 ff. Noche (2006), S. 10 und Eley (2012), S. 10 nach Wenzel (2000), S. 9 Allgemeine Programmiersprachen, wie C++ oder Java, sind aufgrund ihrer Funktionalitäten für unterschiedliche Problemstellungen auch abseits von Simulationen anwendbar. Simulati- onssprachen, wie MATLAB, sind hingegen " höhere Programmiersprachen, die den Problem- stellungen der Simulation angepasst sind\656. Simulationsentwicklungsumgebungen oder Si- mulatorentwicklungsumgebungen werden, ähnlich wie Computer Aided Software Enginee- ring (CASE)-Tools, zur Entwicklung von Simulationen verwendet, wobei als Besonderheit Simulationskomponenten in einem Paket bereitgestellt werden.657 Bei den Simulationsum- gebungen, wie sie auch für diese Arbeit zum Einsatz kommen, sindMöglichkeiten zumHinzu- fügen von Bausteinen oder Funktionen vorhanden. Von den ablauforientierten Simulatoren über strukturorientierte Simulatoren bis hin zu Spezialsimulatoren wird der Anwendungsbe- zug immer spezieller. Gleichzeitig wird über vorhandene Bausteine und Methoden eine ra- sche Modellierung ermöglicht.658 656 Vgl. VDI 3633 (2013), S. 18. 657 Vgl. VDI 3633 (2013), S. 18. 658 Vgl. Eley (2012), S. 10 f. 120 Das in dieser Arbeit eingesetzte ProgrammPlant Simulation659 zählt zur Gruppe der ereignis- diskreten Simulationsumgebungen und erfüllt somit die Anforderungen hinsichtlich Einsatz- breite aber auch Implementierungsmöglichkeiten. Das Programm unterstützt die Modellie- rung und Simulation von Produktions- und Logistikprozessen. Integrierte Anwendungsbiblio- theken ermöglichen eine effiziente Modellierung, während über Methoden und deren Pro- grammierung mit der Programmiersprache SimTalk weitere Steuerungselemente und Um- setzungen realisiert werden können.660 Das Programm ist grundsätzlich bildschirmgeführt und ermöglicht über Drag-and-Drop einen raschen Einstieg in die Modellerstellung. Eine Be- schreibung der Grundmaske findet sich im Anhang A.4. Für den Zeitfortschritt wird in den folgenden Simulationen die zeitorientierte Simulation mit der Verwendung von Schleifen eingesetzt.661 Die Darstellung dieser Schleifen kann sehr übersichtlich in Flussdiagrammen erfolgen. Zeitorientierte Simulation bedeutet, dass jeder Si- mulationsdurchlauf einem vordefinierten Zeitabschnitt zugeordnet ist. Dieser Abschnitt wird durchlaufen, wenn die Simulation ausgeführt wird.662 Damit die Vorteile von Simulationen be- sonders in Bezug auf schnellere Ergebnisse genutzt werden können, werden die Simulatio- nen um einen Faktor 10 bis 100 schneller durchgeführt als die Realzeit. Sauerbier beschreibt neben der zeitorientierten Simulation noch die prozessorientierte und die ereignisorientierte Simulation.663 Bei der prozessorientierten Simulation werden zwischen Methoden definierte Wartezeiten durchlaufen in denen beispielsweise parallele Methoden ablaufen können. Der erreichte Prozesszustand muss dazu gesichert und aufrecht erhalten werden.664 Bei der ereignisorientierten Simulation wird der Fortschritt der Zeit über die Reihenfolge der einzu- tretenden Ereignisse mit ihren Zeitbedarfen gesteuert.665 4.6 Simulationsdaten Als Simulationsdaten konnten aus einem laufenden Projekt heraus reale und vertrauenswür- dige Materialflussdaten666 von zwei Produktionsbereichen eines großen Automobilwerkes genutzt werden. Die Daten sind von einem Premiumhersteller vertraulich zur Verfügung ge- stellt worden. Sie liegen dem IFT vor, dürfen aber nicht veröffentlicht werden. Einerseits wa- ren dies Daten einer Türenvormontage und andererseits einer Endmontagelinie. Die Taktzeit für die Endmontage beträgt für den ausgewählten Datensatz 90 Sekunden bei der Endmon- tage. Da ein Großteil der Fahrzeuge vier Türen benötigt, beträgt die Taktzeit der Vormontage 659 Die Software Plan Simulation wurde 1986 am IPA in Stuttgart entwickelt, anschließend in Simple++ umbe- nannt und 2007 von der Siemens AG übernommen. Die Software wird heute von Siemens PLM (Product Lifecycle Management) im Rahmen des Produktportfolios Technomatix weiterentwickelt. 660 Vgl. Fil’o u. a. (2013), S. 165 ff. 661 Vgl. Sauerbier (1999), S. 31. 662 Vgl. Sauerbier (1999), S. 31 und Fröming (2009), S. 135 f. 663 Vgl. Sauerbier (1999), S. 11. 664 Sauerbier (1999), S. 32. 665 Sauerbier (1999), S. 33. 666 Laut VDI 3633-3 sollten möglichst immer Realdaten für die Durchführung von Simulationen eingesetzt wer- den. (Vgl. VDI 3633-3 (1997), S. 4). 121 mit 48 Sekunden ungefähr die Hälfte der Taktzeit der Endmontage. Die Daten der Vormon- tage stammen aus einem Fertigungsbereich mit 14 Montagestationen in Ovalform und einer Ausbringungsmenge von 1.096 Türen am Tag in zwei Schichten, d. h. 548 Türen pro Schicht. Je Station werden dabei zwischen zwei und drei Montageteilen benötigt. Bei den Daten für die Endmontage handelt es sich um Materialflussdaten eines Produktionstages im Frühjahr 2015 mit einer Ausbringungsmenge von insgesamt 600 Fahrzeugen in zwei Schichten (also 300 Fahrzeuge pro Schicht). Je Station werden hierbei zwischen drei und fünf Montageteile benötigt. Beide Datensätze (sowohl Türenvor- als auch Endmontage) weisen eine hohe Da- tengüte auf, sind vollständig und umfassen Informationen zu folgenden Eigenschaften der anzuliefernden Materialien und Module: • Stückzahl, • Abmessungen, • Gewicht, • Varianz, • Oberflächenempfindlichkeit, • elektrostatische Empfindlichkeit, • Verbauquote und • Verbauort (Nummer der Montagestation). Aus den Rohdaten wurden die überarbeiteten Daten erstellt, siehe hierzu auch den Ablauf in Abbildung 4.4. Dazu wurden aus den Rohdaten nicht relevante Informationen ausgeblendet und die verbleibenden Daten in Bezug auf Doppelungen und Extremwerte untersucht. Dop- pelungen wurden entfernt und Extremwerte im Expertengespräch geklärt und entfernt oder korrigiert. Zusätzlich wurde auf die Fehlerfreiheit der Daten geachtet, indem die Daten der Abmessungen, Varianten, oder Verbauquoten vorab in der Excel-Liste über Methoden auf Sinnhaftigkeit für die Vor- und Endmontage durchsucht wurden. Auch hier erfolgten Exper- tengespräche mit dem Ziel der Korrektur der fehlerhaften Daten. 4.7 Simulation einer Türenvormontage Die erste Simulationsstudie wurde, wie in Kapitel 4.1 beschrieben, für eine Türenvormonta- ge erstellt. Aufbauend auf den Erklärungen in Kapitel 2.1.1 werden in Vormontagebereichen Tätigkeiten ausgeführt, die zu einer Reduzierung der Anzahl der Montagestationen der End- montage führen und die Komplexität verringern. Der beispielhafte Aufbau einer Türenvor- montage in U-Form ist auf Seite 24 abgebildet. 122 In der Einleitung dieses Kapitels wurde das Ziel der durchzuführenden Simulationsstudie für eine Türenvormontage definiert. Dieses Ziel ist der Beweis der Durchführbarkeit der Material- bereitstellung für eine Türenvormontage mit den drei neuartigen Logistikkonzepten (Riegel- konzept, Einzel-FTF- und Warenkorb-Konzept) unter Hinzunahme des Gitterbox-Konzepts für große Bauteile bei den Szenarien 2 - 4. Weiterhin sollen die Simulationsläufe als Ergebnis die erforderlichen Betriebsmittel für die Anwendung der neuartigen Logistikkonzepte in einer Türenvormontage angeben. 4.7.1 Aufbau des Simulationsmodells Die Grundlage für das erstellte Simulationsmodell ist eine reale Türenvormontage eines deut- schen Premiumherstellers aus der auch die verwendeten Materialdaten stammen. Der ab- zubildende Montageprozess ist eine Türenvormontage mit 14 Stationen in U-Form667. Der Transport der Türen von einer zur nächsten Montagestation erfolgt über ein Fördersystem. Die zu simulierenden Logistikprozesse laufen zwischen Wareneingang bzw. dem erstem La- ger auf dem Werksgelände und dem Verbauort ab. Damit sind die Modellgrenzen festgelegt und das Modell kann aufgebaut werden. Die Materialflüsse vom Zulieferer ins Werk, wel- che über die Modellgrenze hinweg stattfinden, werden als gegeben angenommen, indem der Lagerbestand im Modell immer den Sollvorgaben entspricht. Das bedeutet Fehler des Zulieferers oder Logistikdienstleisters bei der Materialversorgung werden ausgeblendet. Das Simulationsmodell der Türenvormontage ist in ein Montagenetzwerk668 und vier Un- ternetzwerke, sogenannte Bereitstellungsnetzwerke, unterteilt. Die Bereitstellungsnetzwer- ke stellen die vier verschiedenen Bereitstellungskonzepte (Riegelkonzept, Einzel-FTF-, Warenkorb- und Gitterbox-Konzept) dar. Das Montagenetzwerk, stellt den Montagebereich dar und steht mit den Bereitstellungsnetzwerken in direkter Verbindung. Im weiteren Verlauf wird auf die unterschiedlichen Netzwerke detailliert eingegangen. Die Abbildung 4.7 stellt einen Gesamtüberblick über das Montagenetzwerk mit allen Bau- steinen, Methoden669, Tabellen670 und Variablen671 dar. Im oberen Bereich finden sich links die Materialflusselemente (Bereitstellung Gitterbox, Bereitstellung FTS, Bereitstellung Riegel und Bereitstellung Warenkorb) und rechts der Montagebereich mit 14 Stationen in U-Form. Oben links ist in der Form einer Stoppuhr der Ereignisverwalter abgebildet, der das Starten und Stoppen sowie Einstellen der Simulationsgeschwindigkeit und der Simulationszeit er- möglicht. Im unteren Bereich sind die erforderlichen Methoden, Tabellen und Variablen zur 667 Für das Layout einer Montage in U-Form siehe die Abbildung 2.2 668 Im Montagenetzwerk findet die Montage der im Aufbau befindlichen Türen statt. 669 Methoden sind Mini-Programme, die gewisse Teilaufgaben des Simulationsmodells (z. B. Befüllung der Riegelgestelle mit Material), ausführen. 670 Tabellen sind Auflistungen, die in dieser Arbeit besonders zur Verknüpfung von Variablen und Bauteilen verwendet werden. 671 Variablen sind benannte Orte im Speicher des Computers auf dem die Simulation läuft. (Vgl. Bangsow (2011), S. 18) Sie werden als veränderliche Größen zur Ausführung des Simulationsmodells verwendet. 123 Steuerung des Montageablaufs zu sehen. In der Bildmitte befinden sich Zähler, beispielswei- se für die aktuell im Einsatz befindlichen FTF. Die Abbildung 4.7 dient lediglich zur Übersicht des Simulationsmodells, einzelne Details und Beschriftungen werden ab Kapitel 4.7.7 be- schrieben. Abbildung 4.7: Übersicht des Montagenetzwerks im Simulationsmodell der Türenvormontage 4.7.2 Konzeptauswahl Die Auswahl der an der jeweiligen Station zum Einsatz kommenden Logistikkonzepte (Rie- gelkonzept, Einzel-FTF-, Warenkorb- und Gitterbox-Konzept) wird über die sogenannte Kon- zepttabelle erreicht. Für die Szenarien (1-4)672 wird die Tabelle, unter Verwendung von Zu- fallszahlen für die Zuteilung der Konzepte zu den Stationen, vor jedem Simulationslauf er- zeugt. Dementsprechend ist in dieser Tabelle die Anzahl der Montagestationen hinterlegt und für jede Station genau für einen Simulationslauf das ausgewählte Bereitstellungskonzept eingetragen. Die Tabelle 7 stellt einen Ausschnitt aus einer fertig ausgefüllten Konzepttabel- le dar. Auch hier werden für die Identifizierung im Simulationsmodell wieder nummerierte Strings (string 1 - string 2) verwendet. Anhand dieser Tabelle wird im Folgenden das Bereit- 672 Die Szenarien werden im Kapitel 4.7.11 im Detail vorgestellt. 124 stellungskonzept für die jeweilige Station ersichtlich. Tabelle 7: Ausschnitt aus der Konzepttabelle der Türenvormontage Montagestation Logistikkonzept string 1 string 2 Station 1 Riegelkonzept Station 2 Riegelkonzept Station 3 Warenkorb-Konzept Station 4 Warenkorb-Konzept Station 5 Warenkorb-Konzept Station 6 Gitterbox-Konzept Station 7 Warenkorb-Konzept Station 8 Warenkorb-Konzept Station 9 Warenkorb-Konzept Station 10 Riegelkonzept Station 11 Riegelkonzept Station 12 Riegelkonzept Station 13 Riegelkonzept Station 14 Riegelkonzept 4.7.3 Überblick über die vier Bereitstellungsnetzwerke An dieser Stelle sollen die vier Bereitstellungsnetzwerke (Riegelkonzept, Einzel-FTF-, Warenkorb- und Gitterbox-Konzept) kurz in Bezug auf die Layouts und Anbindung an das Montagenetzwerk beschrieben werden. Die Bereitstellungsnetzwerke der drei neuartigen Lo- gistikkonzepte verfügen ebenso wie das Bereitstellungsnetzwerk des Gitterbox-Konzepts je- weils über direkte Verbindungen zu den notwendigen Positionen im Montagenetzwerk. In allen vier Bereitstellungsnetzwerken befindet sich ein Lager, das die für das jeweilige Kon- zept notwendigen Bauteile bereithält. In allen vier Bereitstellungsnetzwerken finden sich neben dem Lagerbereich jeweils Me- thoden für die Beladung der Gestelle (Einzel-FTF-Gestelle,673 Riegelgestelle, Warenkorb- Gestelle und Gitterboxen) sowie Methoden für die Erzeugung und Rückführung der FTF (Einzel-FTF, Unterfahr-FTF,Warenkorb-FTF und Flurförderzeuge). Grundsätzlich könnte das Unterfahr-FTF, siehe Kapitel 3.8.2 alle Gestelle und über eine Anpassung auch die Gitterbo- xen transportieren. Die namentliche Unterteilung in Einzel-FTF, Unterfahr-FTF, Warenkorb- FTF und Flurförderzeuge für Gitterboxen dient dazu, die für die jeweiligen Logistikkonzepte benötigten Betriebsmittel getrennt voneinander bestimmen zu können. Zudem sind die Be- reitstellungswege mit Hin- und Rückfahrt zu den jeweiligen Montagestationen abgebildet. Die Abbildung 4.8(a) zeigt die Materialbereitstellung für das Einzel-FTF-Konzept und die Ab- bildung 4.8(b) stellt die Materialbereitstellung mittels Riegelkonzept dar. Ein Riegelgestell 673 Anzumerken ist hierbei, dass Einzel-FTF und Einzel-FTF-Gestell ständig eine Einheit bilden und im Gegen- satz zu den anderen Gestellen nicht voneinander getrennt werden. 125 könnte generell auch mehrere Montagestationen beliefern, dies soll hier aber nicht simuliert werden. Weiterhin zeigt die Abbildung 4.8(c) die Bereitstellung mittels Gitterbox-Konzept und die Abbildung 4.8(d) die Bereitstellung mittels Warenkorb-Konzept. Die vier Bereitstellungs- netzwerke werden im Folgenden im Kapitel 4.7.9 mit den jeweiligen Bausteinen und Metho- den detailliert erläutert, an dieser Stelle soll nur ein Überblick gegeben werden. Im unteren Bereich befindet sich bei allen vier Bereitstellungsnetzwerken das Lager und im oberen Be- reich die Anfahrts- und Abfahrtswege hin zum Montagenetzwerk. Während bei den Konzep- ten Einzel-FTF (Abbildung 4.8(a)), Riegel (Abbildung 4.8(b)) und Gitterbox (Abbildung 4.8(c)) die Hin- und Rückwege der FTF bzw. Flurförderzeuge (beim Gitterbox-Konzept) in der Form eines umgedrehten U gut zu erkennen sind, befinden sich im Bereitstellungsnetzwerk des Warenkorbkonzepts L-förmige Anfahrtswege und nur ein zentraler Rückweg für alle leeren Warenkörbe, dargestellt unten rechts in der Abbildung 4.8(d). 4.7.4 Randbedingungen Im weiteren Verlauf werden allgemeine Randbedingungen erläutert, nach denen die Simula- tionsstudie der Türenvormontage und mit den später beschriebenen Änderungen auch die anderen beiden Simulationsstudien ablaufen. Dazu wurden bestimmte Annahmen für die Simulationsläufe getroffen.674 Diese Angaben sollen unter anderem eine Vergleichbarkeit und bessere Einordnung der Simulationsergebnisse in Relation zu aktuellen Produktions- umgebungen ermöglichen. Für die Durchführung der Simulationsläufe der Türenvormonta- ge wurden im Logistikarbeitskreis in ARENA2036 gemeinsam folgende Annahmen festge- legt, wobei diese Annahmen auch für heutige Produktionswerke der Premiumhersteller gültig sind:675 • Annahme 1: Ein Produktionstag bietet 15 Produktionsstunden zu 2 Schichten mit je- weils 7,5 Stunden.676 • Annahme 2: Die Taktzeit beträgt 48 Sekunden. • Annahme 3: Alle zu verbauenden Teile sind im Lager oder den Lagern vorhanden, d. h. sie wurden von den Zulieferern und Dienstleistern korrekt und rechtzeitig angeliefert. • Annahme 4: Die Bauteile, die an den Montagestationen bereitgestellt werden, sind als fehlerfreie Teile definiert.677 674 Dieses Vorgehen orientiert sich an anderen wissenschaftlichen Veröffentlichungen zum Themengebiet der Materialflusssimulation in der Materialbereitstellung, für ein Beispiel siehe Gupta u. a. (1999), S. 1069 und Golz u. a. (2012), S. 4. 675 Diese Annahmen sind aus einer aktuellen Türenvormontage in einem Produktionswerk eines Premiumher- stellers entnommen und beschreiben hiermit heutige Gegebenheiten für die Türenvormontage. Dadurch ist eine Gegenüberstellung der Simulationsergebnisse mit realen Produktionssituationen möglich. 676 Ähnliche Werte werden auch zur Modellierung in der Arbeit von Grünz verwendet, siehe Grünz (2004), S. 158. 677 Eine Ausnahme stellt die Simulation der Störfälle in Kapitel 4.7.13 dar. 126 (a) Einzel-FTF-Konzept (b) Riegelkonzept (c) Gitterbox-Konzept (d) Warenkorbkonzept Abbildung 4.8: Überblick der vier Bereitstellungsnetzwerke 127 • Annahme 5: Die Belade- und Entladezeiten für die Flurförderfahrzeuge sind determi- nistisch vorgegeben. • Annahme 6: Die FTF fahren mit einer konstanten Geschwindigkeit von 1 m/s. • Annahme 7: Die Gabelstapler simulierenden FTF, im Folgenden bezeichnet als Flur- förderzeuge, fahren mit einer konstanten Geschwindigkeit von 4,5 m/s. • Annahme 8: Die Verfügbarkeit der Flurförderfahrzeuge beträgt 99 %. • Annahme 9: Festgelegte Fahrstraßen können von unterschiedlichen Flurförderfahrzeu- gen gewählt werden und die Flurförderzeuge behindern sich nicht gegenseitig.678 • Annahme 10: Das Layout der Produktionshalle inklusive Logistikfläche ist vorgegeben und stützenfrei. • Annahme 11: Der Abstand zwischen den Montagestationen beträgt 2,5 m. • Annahme 12: Die Weglängen vom Lagerbereich zu den Montagestationen betragen im Durchschnitt 30 m. Die Bestimmung derWeglängenwird anhand der Abbildung 4.9 noch einmal für eine Vormon- tage mit 14 Stationen verdeutlicht. Jedes Bereitstellungsnetzwerk (Riegelkonzept, Einzel- FTF-, Warenkorb- und Gitterbox-Konzept) besitzt im Simulationsmodell eigene Wege zu je- der Montagestation, da in Plant Simulation auf den Fahrwegen keine Überholvorgänge ab- gebildet werden können. Der durchschnittliche Fahrweg zwischen Lager und Bereitstellort beträgt für alle Stationen und alle Konzepte 30 m, dieser Wert gilt für den Anfahrts- und Rück- fahrweg.679 Da die FTF bei der Materialbereitstellung per Warenkorbkonzept zusätzlich zum Anfahrtsweg auch noch neben der im Aufbau befindlichen Tür mitfahren, um weiter Material bereitzustellen, sind die Abstände der Montagestationen mit in die Abbildung 4.9 eingezeich- net, die dann auf die gesamte Rundfahrt des FTF beim Warenkorb-Konzept aufsummiert werden. Die zurückgelegten Strecken und dafür benötigten Zeiten sind für die Bestimmung der Anzahl an benötigten FTF im Rahmen der Auswertung relevant. 678 Diese Annahme zielt darauf ab, dass in naher Zukunft intelligente Steuerungen für FTF verfügbar sein werden, die teilweise dezentral in Form von Agentensystemen die Fahrten und zugehörigen Routen der FTF bestimmen. 679 Die Berechnung der Wegstrecken erfolgte über den Satz des Pythagoras. 128 Lager Station1 Station2 ... Station7 Station14Station8 28m ... 2,5m 2,5m 2,5m 2,5m 15m 17,5m 31,8m 30,7m 28,1m 33m Abbildung 4.9: Weglängen in der Türenvormontage mit 14 Stationen (eigene Darstellung) 4.7.5 Auftragserstellung Zu Beginn der Durchführung eines Simulationslaufs wird jeder zu fertigenden Tür über ei- ne Methode ein zufälliger Fertigungsauftrag zugeordnet. Dieser Auftrag besteht aus allen Bauteilen, die an der entsprechenden Tür montiert werden sollen. Die Summe aller zu pro- duzierenden Türen und die Montagereihenfolge der Türen wird vor dem Simulationslauf in der sogenannten Auftragstabelle gespeichert. Diese Auftragstabelle kann nur korrekt erstellt werden, wenn zusätzlich zu den Fertigungsaufträgen für jede Montagestation passende und aufbereitete Daten zur Verfügung stehen. Die für diese Arbeit zur Verfügung gestellten Daten beinhalten Angaben zu den Bauteilen inklusive Angabe der Sachnummer und die Informa- tion an welcher Montagestation das jeweilige Montageteil verbaut werden soll und erfüllen nach der Aufbereitung, siehe Kapitel 4.6, demnach die Anforderungen. Im Simulationsmo- dell der Türenvormontage besteht ein Fertigungsauftrag aus verschiedenen Bauteilen, unter anderem dem Türmodul, dem Außenspiegel und den Lautsprechern. Die Bauteile können entweder vom Typ sortenrein (z. B. Dichtungen) oder vom Typ Variantenteil (z. B. Außenspie- gel in 120 verschiedenen Ausführungen) sein. Letzteres hat entsprechenden Einfluss auf die notwendige Sequenzierung in der Materialbereitstellung. Die Aufträge werden anhand der Sachnummern der Bauteile zusammengestellt, wobei jeder Auftrag eine individuelle Tür bedeutet. In der Tabelle 8 ist beispielhaft ein Ausschnitt aus der Auftragstabelle zu sehen, wobei jede Zeile (1 bis 11) eine Tür darstellt. In der Abbildung sind die Fertigungsaufträge für die ersten 11 Türen eines Simulationslaufs aufgelistet. Zu sehen sind die Sachnummern der Bauteile, die an den jeweiligen Montagestationen zu montieren sind. Die unterschiedlichen Bauteile (z. B. Türmodul, Außenspiegel) werden im Simulationsmodell über einen numme- rierten String (string 5 - string 9) umgesetzt. Anhand dieser Tabelle werden im Verlauf der Simulation die korrekten Bauteile zur richtigen Zeit, für die passende Tür an der jeweiligen 129 Montagestation bereitgestellt.680 Tabelle 8: Ausschnitt aus der Auftragsliste der Türenvormontage Tür Türmodul Außenspiegel Türgriff Rollo Fensterblende string 5 string 6 string 7 string 8 string 9 1 A 233 490 890 A 590 756 471 A 430 349 234 A 210 870 345 A 670 066 290 2 A 233 490 556 A 590 756 232 A 430 349 443 A 210 870 312 A 670 066 298 3 A 233 490 232 A 590 756 221 A 430 349 569 A 210 870 234 A 670 066 245 4 A 233 490 321 A 590 756 124 A 430 349 897 A 210 870 678 A 670 066 354 5 A 233 490 235 A 590 756 343 A 430 349 899 A 210 870 567 A 670 066 235 6 A 233 490 334 A 590 756 363 A 430 349 698 A 210 870 755 A 670 066 632 7 A 233 490 435 A 590 756 392 A 430 349 612 A 210 870 553 A 670 066 511 8 A 233 490 656 A 590 756 773 A 430 349 422 A 210 870 366 A 670 066 490 9 A 233 490 289 A 590 765 441 A 430 349 278 A 210 870 567 A 670 066 632 10 A 233 490 277 A 590 756 642 A 430 349 423 A 210 870 765 A 670 066 378 11 A 233 490 267 A 590 756 452 A 430 349 599 A 210 870 908 A 670 066 489 4.7.6 Bauteilbenennung Die Bauteile aus der Auftragsliste (siehe Tabelle 8) werden über ihren Namen und ihre Sach- nummer sowie eine interne Bezeichnung (benutzerdefiniertes Attribut in Plant Simulation) eindeutig definiert. Für eine erleichterte Handhabbarkeit im Simulationsmodell werden die per Auftragstabelle zugewiesenen Bauteile als " TeilNummer\ bezeichnet. Weiterhin werden anhand der in Kapitel 4.7.5 beschriebenen Auftragsliste dem Bauteil noch zwei zusätzliche Bezeichnungen zugewiesen, siehe hierzu Abbildung 4.10. Zum einen der " richtige\ Name des zu montierenden Bauteils über den Bezeichner " Bauteil\ und zum anderen die Variante des Bauteils über den Bezeichner " Sachnummer\, wobei jede Variante eines Bauteils eine andere Sachnummer besitzt. Die Kombination aus TeilNummer, Bauteilname und Sachnum- mer ist im Simulationsmodell ausschlaggebend für die richtige Zuordnung eines Bauteils zum passenden Türauftrag. Somit entspricht beispielsweise die rot umkreiste Sachnummer in der Detailansicht des Bauteils Teil5, siehe Abbildung 4.10, dem Türmodul der ersten Tür aus der Auftragsliste, siehe Tabelle 8. 680 Anhand der abweichenden Sachnummern (A ...) in diesem kleinen Ausschnitt ist die Vielfalt der jeweiligen Bauteile zu erkennen. 130 Abbildung 4.10: Detailansicht Bauteil 4.7.7 Simulationsmodell des Montagenetzwerks der Türenvormontage Das Montagenetzwerk bildet die Montagevorgänge für die 14 Stationen der Türenvormonta- ge, siehe Abbildung 4.11, ab. Mit Hilfe der Punkte 1 bis 5 wird der Ablauf der Simulation im Montagenetzwerk nachfolgend beschrieben. Für die Betrachtung der Türenvormontage in dieser Arbeit und die durchgeführten Simulationsläufe wurde das Modell auf Basis der vorhandenen Produktionsdaten und in Hinsicht auf die angestrebte Vergleichbarkeit der Si- mulationsergebnisse mit dem Modelllayout für 14 Montagestationen in U-Form verwendet, siehe 3 .681 Die Verbindung des Montagenetzwerks mit den vier Bereitstellungsnetzwerken erfolgt über die jeweiligen Übergangspunkte in den Bereitstellungsnetzwerken, siehe 5 . Die benötigten Türen werden in einem Türlager, siehe 1 , bereitgestellt. Weiterhin gibt es eine Quelle zur Erstellung der Montagegestelle, siehe 2 , auf denen die Türen die Montagesta- tionen durchlaufen. Die fertigen Türen werden, nachdem alle Montagestationen durchlaufen werden, zusammen mit dem Montagegestell über eine Senke, siehe 4 , aus dem System entfernt. Der allgemeine Ablauf der Montage wird im Folgenden erläutert. 681 Grundsätzlich wurde das Simulationsmodell für die Türenvormontage so aufgebaut, dass die Anzahl der Montagestationen in einem Bereich von 1 bis 15 Stationen frei gewählt werden kann. Dies soll eine einfa- che Weiterverwendbarkeit im Rahmen nachfolgender Forschungsarbeiten ermöglichen. Dazu werden die Stationen nach Eingabe des gewünschten Wertes automatisch mit allen Verbindungen (Kanten) und Ein- stellungen (Bearbeitungszeit, Montageliste,…) im Montagenetzwerk aufgebaut. 131 Abbildung 4.11: Übersicht des Montagenetzwerks der Türenvormontage 4.7.8 Montageablauf Zu Beginn eines Simulationslaufs werden die leeren Türgestelle erzeugt und in einem Lager gepuffert. Jeder Türrahmen verfügt anhand der weiter oben beschriebenen Auftragstabelle über eine Auflistung der benötigten Bauteile für den folgenden Montageablauf. Aufgrund der unterschiedlichen Bauteilvarianten mit ihren jeweiligen Sachnummern ist jeder Türauftrag in- dividuell. Die Simulation startet am Punkt des Aufsetzens der ersten Tür der Auftragstabelle auf das Montagegestell. Danach durchläuft jedes Montagegestell mit dem darauf befindli- chen Türrahmen die Montagestationen. An jeder Montagestation werden die zu montieren- den Bauteile durch eines der zuvor in der Konzepttabelle ausgewählten Bereitstellungskon- zepte angeliefert und anschließend an der Tür montiert. Sobald die Tür alle Montagesta- tionen durchlaufen hat, wird sie vom Montagegestell getrennt und sowohl die fertige Tür als auch das Montagegestell verlassen über eine Senke das System. Durch einen an der Senke platzierten Zähler ist sowohl während des Simulationslaufs als auch am Ende jedes Simula- tionslaufs die Menge der montierten Türen ersichtlich. In den nächsten Abschnitten wird auf die einzelnen Bereitstellungsnetzwerke und die damit abgebildeten Logistikkonzepte (Rie- gelkonzept, Einzel-FTF-, Warenkorb- und Gitterbox-Konzept) näher eingegangen. 4.7.9 Beschreibung der Bereitstellnetzwerke Zuerst erfolgt die Beschreibung des Bereitstellnetzwerks des Einzel-FTF-Konzepts. Dieses neuartige Logistikkonzept stellt bei der Simulation der Türenvormontage die Bereitstellung eines Bauteils mittels Einzel-FTF an einer Montagestation dar. Das Konzept wird in den Simulationsläufen sowohl für die sortenreine Bereitstellung als auch für die Bereitstellung von variantenreichen Bauteilen verwendet. Die Abbildung 4.12 gibt einen Überblick über den Aufbau des Bereitstellnetzwerks im Simulationsprogramm. Es können die Bereiche A 132 und B, jeweils dargestellt durch die roten umrundeten Buchstaben in der Abbildung, unterteilt werden. Während im Bereich A, der Hin- und Rückweg der Einzel-FTF, sowie die Entladung der Einzel-FTF dargestellt ist, finden sich im Bereich B die Beladung der Einzel-FTF mit Bauteilen und die Einspeisung bzw. Rückführung der leeren Einzel-FTF. Beide Bereiche und deren Umsetzung im Simulationsmodell werden im Folgenden noch detaillierter erläutert. Abbildung 4.12: Bereitstellnetzwerk des Einzel-FTF-Konzepts im Simulationsmodell Zuerst soll der Bereich B in Abbildung 4.13 beschrieben werden: Sobald eine Tür in den Montageprozess einfährt, wird jeweils an der vorherigen Montagestation überprüft, um wel- che Tür es sich laut Auftragsliste, siehe Kapitel 4.7.5, handelt und ob die folgende Montage- station mittels Einzel-FTF beliefert werden muss. Ist dies der Fall, wird das entsprechende Bauteil für diese Tür aus dem Lager entnommen und in den Puffer, siehe 1 , umgeladen. Die 133 Einzel-FTF werden über eine Quelle682 erzeugt, siehe 6 , und über einen Puffer, siehe 4 , und eine Flusssteuerung, siehe 5 , auf die Fahrwege, siehe 2 , weitergeleitet. Sobald einer der Sensoren auf den Fahrwegen (dargestellt als roter Strich) überfahren wird, erfolgt eine Umladung des im Puffer befindlichen Bauteils auf das Einzel-FTF. Mit Hilfe der Flusssteue- rung, siehe 3 , wird das Einzel-FTF anschließend zur richtigen Montagestation weitergeleitet. Dies geschieht über eine Methode mit dem Namen Zielfindung und eine Abfrage des Bau- teils, das sich auf dem Einzel-FTF befindet. Abbildung 4.13: Detailansicht Bereich B des Einzel-FTF-Konzepts 682 Die Programmierung für die Erzeugung von Einzel-FTF ist derart gestaltet, dass nur dann ein weiteres Einzel-FTF erzeugt wird, wenn die Verladestation frei ist und sich kein Einzel-FTF mehr im Puffer befindet. Während des Simulationslaufs werden Einzel-FTF, die bereits eine Montagestation beliefert haben, zum Puffer zurückgeführt und stehen für den nächsten Transportauftrag bereit. Durch diese Programmierung wird nur die Anzahl an Einzel-FTF im Simulationsmodell erstellt, die auch benötigt wird. 134 Im Bereich A, siehe Detailansicht in Abbildung 4.14, fahren die Einzel-FTF zur Materialbe- reitstellung an die zugeordnete Montagestation. Überfährt das Einzel-FTF den Sensor, siehe 1 , dann wird eine Methode, siehe 3 , aufgerufen. Diese Methode vergleicht das Bauteil, das sich auf dem Einzel-FTF befindet mit dem Auftrag der Tür, die sich im Montagenetzwerk an der Montagestation befindet. Stimmt das aufgeladene Bauteil mit dem Türauftrag an dieser Montagestation überein, wird das Bauteil auf die Einzelstation, siehe 2 , umgeladen und über den Übergang, siehe 4 , an der Montagestation im Montagenetzwerk bereitgestellt. Das lee- re Einzel-FTF fährt weiter und wird sobald der Sensor, siehe 6 , überfahren wird, ins Lager, den Bereich B, umgeladen. Abbildung 4.14: Detailansicht Bereich A des Einzel-FTF-Konzepts Als zweites erfolgt die Beschreibung des Bereitstellnetzwerks des Riegelkonzepts. Im Si- 135 mulationsmodell kann ein Riegelgestell 64 KLT683 (Grundmaße 600 x 400 mm) mit den dar- in befindlichen Bauteilen aufnehmen. Das Konzept ist im Simulationsmodell sowohl für die sortenreine Bereitstellung als auch für die variantenreiche Bereitstellung einsetzbar. Die Be- füllung der Riegelgestelle wird auf Basis der Produktionsaufträge, die in der Auftragsliste an- gegeben sind, vorgenommen. Die Abbildung 4.15 zeigt das Bereitstellnetzwerk des Riegel- konzepts im Simulationsmodell. Dabei können, ähnlich wie beim Einzel-FTF-Konzept, zwei Bereiche unterteilt werden. Erstens die Materialbereitstellung der Riegelgestelle im Bereich A und zweitens die Beladung der Riegelgestelle sowie die Einspeisung und Rückführung der Unterfahr-FTF im Bereich B. Abbildung 4.15: Bereitstellnetzwerk des Riegelkonzepts im Simulationsmodell In Abbildung 4.16 ist der Bereich B des Riegelkonzepts, in dem die Beladung der Riegelge- stelle, siehe 1 , stattfindet, zu sehen. Hierbei werden die Riegelgestelle, auf Basis der Auf- tragstabelle, mit den notwendigen Materialien für die nächsten Türen beladen. Riegelgestel- le, die aus dem Montagebereich zurückkommen, werden in einem weiteren Bereich, siehe 2 , direkt wieder beladen. Die Zeit für die Befüllung beträgt ca. 15 Minuten, da ein einzelner Beladevorgang mit 14 Sekunden pro Ladungsträger zurückhaltend geschätzt wurde.684 Wie im Kapitel 3.7.1 beschrieben, können die Materialien unter Verwendung des Mini-RBG direkt am Verbauort in der gewünschten Reihenfolge entnommen und dem Montagemitarbeiter an- 683 Diese Zahl weicht vomWert des Prototyps des Riegelgestells (40 KLT mit Grundmaß 600 x 400 mm), siehe Kapitel 3.8.1, ab. Der Hintergrund hierfür ist, dass der Prototyp aus statischen und experimentellen Gründen bisher noch nicht die volle Größe des Riegelgestells erreicht hat. 684 Bei einer Beladezeit von 14 Sekunden und einer Belademenge von 64 KLT ergeben sich 14,93 Minuten Beladezeit. 136 geboten werden. Deshalb wird bei der Materialbereitstellung per Riegelkonzept, aufgrund des anderen Zeitrahmens für die Sequenzierung, vom Bereitstellungsprinzip JIRT gespro- chen.685 Über eine Quelle werden die notwendigen Unterfahr-FTF erzeugt, siehe 5 , und über einen Puffer und eine Flusssteuerung, siehe 4 , auf die Fahrwege weitergeleitet, siehe 3 . Fährt ein Unterfahr-FTF über einen der Sensoren, dann wird das beladene Riegelgestell am Unterfahr-FTF angekoppelt und mit Hilfe der Flusssteuerung, siehe 3 , zum richtigen Ziel geleitet. Die Zielfestlegung geschieht wieder über eine Methode Zielfindung in Kombination mit einer Abfrage des Inhalt des Riegels. Abbildung 4.16: Detailansicht Bereich B des Riegelkonzepts Die Abbildung 4.17 stellt eine Detailansicht des Bereichs A für die Entladung der Riegelgestel- le am Verbauort dar. Nachdem das Unterfahr-FTF mit dem Riegelgestell die entsprechende Montagestation erreicht hat, wird das Riegelgestell abgekoppelt. Dies erfolgt in der Simulati- on durch das Überfahren eines Sensors, siehe 1 . Dies löst eine Methode aus, die wiederum das Umladen des Riegelgestells auf eine gedachte Förderstrecke, siehe 2 , durchführt. So- bald eine Tür zur Bearbeitung an dieser Montagestation im Montagenetzwerk bereitsteht, wird mit Hilfe einer weiteren Methode, siehe 2 , das Riegelgestell nach dem benötigten Bau- teil durchsucht686 und über die Einzelstation und den Übergang, siehe 3 , an der Montage- station das Bauteil bereitgestellt. Sobald alle Materialien eines Riegelgestells am Verbauort entnommen wurden oder sich nur noch unbrauchbare Bauteile im Riegelgestell befinden, ist dieses bereit für den Rücktransport zum Lagerbereich. Dazu wird es im Puffer, siehe 5 , zwischengelagert bis es vom Unterfahr-FTF abgeholt wird. Dies geschieht über einen Aus- tausch des nächsten vollen Riegelgestells mit dem leeren Riegelgestell. Danach fährt das 685 Vgl. Wehking und Popp (2015a), S. 339. 686 Dies geschieht über ein Abgleichen der Sachnummer des Türauftrags mit den Sachnummer der Bauteile im Riegelgestell. Die Bezeichnung der Bauteile muss nicht mehr abgeglichen werden, da das Riegelgestell aufgrund der vorgeschalteten Methoden im Bereich B an die korrekte Montagestation gefahren wurde. 137 Unterfahr-FTF mit dem leeren Riegelgestell zurück und wird über einen Sensor, siehe 6 , ins Lager, den Bereich B, überführt. Abbildung 4.17: Detailansicht Bereich A des Riegelkonzepts Der grundsätzliche Ablauf in den beiden Bereitstellnetzwerken ist beim Einzel-FTF-Konzept und beim Riegelkonzept ähnlich, jedoch beim Riegelkonzept komplexer, da ein Riegelge- stell eine große Menge von Ladungsträgern (bis zu 64 KLT) aufnimmt. Außerdem kehrt das 138 Unterfahr-FTF beimRiegelkonzept direkt nach demBereitstellen des gefüllten Riegelgestells am Verbauort zum Lagerbereich zurück, während das Gestell in Verbindung mit dem Mini- RBG die Bauteile bereitstellt. Beim Einzel-FTF-Konzept wartet das FTF bis die Materialent- nahme durch den Montagemitarbeiter erfolgt ist und transportiert den Ladungsträger dann direkt zurück zum Lagerbereich. Der generelle Ablauf der Materialbereitstellung per Riegelkonzept wird in Abbildung 4.18 anhand eines Flussdiagrammes veranschaulicht.687 In einer Schleife (For i = 1 to 14) wer- den die 14 Montagestationen der Türenvormontage durchlaufen und abgefragt, ob das Rie- gelkonzept für die Materialbereitstellung an der jeweiligen Station laut Konzepttabelle aus- gewählt ist. Für den Fall einer negativen Antwort, d. h. keine Belieferung der betreffenden Montagestation per Riegelkonzept, wird eine Methode der anderen Bereitstellungskonzepte (Einzel-FTF-, Warenkorb oder Gitterbox-Konzept) aufgerufen. Im Falle einer positiven Ant- wort, d. h. Belieferung der betreffenden Station per Riegelkonzept, werden die als nächstes an dieserMontagestation zu verbauenden Bauteile (max. 64 KLT desGrundmaßes 600 x 400 mm) in das Riegelgestell eingelagert. Anschließend wird das Riegelgestell zuerst amÜberga- bepuffer für die Station bereitgestellt und danach vomUnterfahr-FTF zur Station transportiert. Ab diesem Zeitpunkt kann die Station mit den entsprechenden Bauteilen aus dem Riegelge- stell versorgt werden. Diese Schleife ist im Simulationsmodell nur für das Riegelkonzept notwendig. Bei den Bereitstellnetzwerken der drei anderen Logistikkonzepte (Einzel-FTF-, Warenkorb oder Gitterbox-Konzept) wird schon bei der Beladung mit Material im jeweiligen Lager die zu beliefernde Montagestation, bzw. die erste zu beliefernde Montagestation beim Warenkorb, bestimmt.688 687 Ähnliche Vorgehensweisen finden sich in Shannon (1975), S. 25. 688 Das bedeutet, bei der Beladung mit einem Bauteil für Station 7 wird beispielsweise dem Einzel-FTF direkt mitgeteilt, dass es zur Station 7 fahren muss, um das Bauteil dort bereitzustellen. 139 Start For i= 1 to 14 Konzept „C“ für Riegel? For j=1 to 64 Teile für Station erzeugen und in Riegel einlagern j=64? Fertigen Riegel im Puffer bereitstellen i=14? Belieferung der Stationen mittels Riegel Ende ja ja nein nein ja Belieferung findet mit einem anderen Bereitstellungskonzept statt nein Tabelle „Konzepte“ Tabelle „Auftrag“ Abbildung 4.18: Flussdiagramm Erstbelieferung Riegelkonzept Als drittes wird das Bereitstellnetzwerk des Warenkorb-Konzepts beschrieben. Die Materi- albereitstellung kann bei Verwendung dieses Konzepts sowohl für sortenreine als auch für variantenreiche Bauteile erfolgen. Weiterhin kann ein Warenkorb unterschiedliche Anzahlen von Teilen aufnehmen, je nachdemwie viele Montagestationen er beliefert. Dabei muss beim Warenkorb-Konzept, zusätzlich zum Vermerk in der Konzepttabelle, die Gesamtanzahl der 140 Montagestationen, die jeweils mit einem Warenkorb beliefert werden sollen689, vor dem Si- mulationslauf eingegeben werden.690 Die Abbildung 4.24 zeigt die beiden Bereiche A und B der Modellierung des Warenkorb-Konzepts. Im Bereich A werden die Warenkörbe entladen und im Bereich B kommissioniert und auf bereitgestellte Warenkorb-FTF verladen. Abbildung 4.19: Bereitstellnetzwerk des Warenkorb-Konzepts im Simulationsmodell Die Abbildung 4.20 stellt eine Detailansicht des Bereichs B des Bereitstellnetzwerks des Warenkorb-Konzepts dar. Zuerst findet eine Kommissionierung statt, bei der die Warenkörbe mit den benötigten Bauteilen bestückt werden, siehe 1 . Im Modell sind, lediglich aus Grün- den der Vereinfachung der Modellierung, manuelle Kommissionierplätze eingebaut. Diese übernehmen die abzubildende Aufgabe der Zusammenstellung von Warenkörben, die beim Warenkorb-Konzept, siehe Kapitel 3.7.3 von einem AKL durchgeführt wird. Anschließend 689 Als untere Begrenzung für dieMaterialbereitstellung perWarenkorbkonzept wurde aus Auslastungsgründen (Minimalbeladung) der Wert 3 gewählt, während als Obergrenze maximal 10 Montagestationen ausgewählt werden können. 690 Sollen 6 Montagestationen direkt hintereinander mit einemWarenkorb beliefert werden, so ist in das Dialog- fenster die Anzahl 6 einzutragen. Bei der Aufteilung auf 2Warenkörbe, von denen jeder 3 Montagestationen beliefert, ist die Zahl 3 einzutragen. 141 werden die kommissionierten Warenkörbe kurzzeitig zwischengelagert. Über eine Quelle werden Warenkorb-FTF, siehe 3 , erzeugt, die den Transport der Warenkörbe zum Verbau- ort übernehmen. Sobald ein leeres Warenkorb-FTF einen der Sensoren auf den Fahrwegen, siehe 2 , überfährt, wird der kommissionierteWarenkorb vomWarenkorb-FTFmitgenommen und, unter Verwendung der Flusssteuerung, an der passenden Montagestation bereitgestellt. Dazu wird die erste Montagestation bestimmt, ab der die Materialbereitstellung per Waren- korb erfolgen soll. Damit unterschiedliche Kombinationen bei der Materialbereitstellung per Warenkorb simuliert werden können, wurdenmehrere Fahrwege angelegt, um ein gegenseiti- ges Behindern von unterschiedlichen Warenkörben auf den Verfahrwegen zu verhindern.691 Abbildung 4.20: Detailansicht Bereich B des Warenkorb-Konzepts Eine Detailansicht des Bereichs A ist in Abbildung 4.20 zu sehen. Das Warenkorb-FTF kommt mit dem kommissionierten Warenkorb aus dem Lagerbereich und überquert den Sen- sor 1 auf dem Fahrweg, um die Bereitstellung in einer Methode anzukündigen. Sobald das Warenkorb-FTF den zweiten Sensor überfährt, wird über eine weitere Methode, siehe 2 , das benötigte Bauteil auf die Montagestation umgeladen und im Montagenetzwerk bereitge- stellt. Danach fährt das Warenkorb-FTF mit demWarenkorb weiter zur nächsten Station, die durch den nächsten Sensor dargestellt wird. Wird dieser überfahren, erfolgt das Umladen des nächsten Bauteils an die Station über die nächste Methode, siehe 3 , und das Bauteil wird im Montagenetzwerk bereitgestellt. Je nachdem, welche Montagestationen mittels Wa- renkorb versorgt werden, erfolgt eine Bereitstellung der Bauteile über die Auslagerung aus dem Warenkorb an den entsprechenden Sensoren. Sind alle Bauteile aus dem Warenkorb entnommen worden, erfolgt der Rücktransport zum Lagerbereich. 691 In der Realität können sich die Warenkörbe teilweise auf einem Fahrweg überholen, bisher ist dies im Simulationsprogramm Plant Simulation nicht darstellbar. 142 Abbildung 4.21: Detailansicht Bereich A des Warenkorb-Konzepts Als viertes erfolgt die Beschreibung des Bereitstellnetzwerks des Gitterbox-Konzepts. Für dieses Konzept wird in den Simulationsmodellen eine Gitterbox jeweils mit einer maxima- len Kapazität von 50 identischen Bauteilen angenommen.692 Dementsprechend wird das Gitterbox-Konzept, im Gegensatz zu den anderen drei neuartigen Logistikkonzepten (Riegel- 692 Der Wert 50 wurde anhand von Recherchen in dieser Arbeit aufgestellt und im Logistikarbeitskreis in ARE- NA2036 von den anderen Teilnehmern bestätigt. 143 konzept, Einzel-FTF- und Warenkorb-Konzept), nur für die Bereitstellung von sortenreinen Bauteilen verwendet. Der Grund hierfür ist der Entfall der sonst notwendigen Vorsequen- zierung des Materials in den Gitterboxen. Der Transport der Gitterbox zur Montagestation erfolgt in der Realität meist mittels Gabelstapler oder Routenzug. Im Simulationsmodell wird der Transport per Gabelstapler mit einem universellen Flurförderzeug nachgestellt. Die Ab- bildung 4.22 stellt einen Überblick des Bereitstellnetzwerks dar. Wieder können zwei Berei- che unterteilt werden. Erstens die Materialbereitstellung der Gitterboxen im Bereich A und zweitens die Beladung der Gitterboxen sowie die Einspeisung und Rückführung der Flurför- derfahrzeuge im Bereich B. Abbildung 4.22: Bereitstellnetzwerk des Gitterbox-Konzepts im Simulationsmodell In Abbildung 4.23 ist eine Detailansicht des Bereichs B für die Beladung der Gitterboxen, siehe 1 , zu sehen. Über eine Quelle werden die Gitterboxen erstellt und mittels einer Me- thode mit den nächsten 50 Bauteilen bestückt. Sobald das angeforderte Flurförderzeug den Sensor, siehe 2 , überfährt, wird die beladene Gitterbox aufgeladen und mit Hilfe der Fluss- steuerung zum richtigen Ziel gesendet. Dies geschieht, wie bei den vorherigen Konzepten, über dieMethode Zielfindung. Die Bereitstellung der erforderlichen Flurförderzeugewird über eine Quelle, siehe 3 , erreicht, bevor diese an den Fahrwegen, siehe 2 , übergeben werden. Im Bereich der Fahrzeugbereitstellung, siehe 3 , findet über einen Puffer auch das wieder- holte Lossenden der schon eingesetzten Flurförderzeuge statt. 144 Abbildung 4.23: Detailansicht Bereich B des Gitterbox-Konzepts Die Abbildung 4.24 stellt eine Detailansicht des Bereichs A mit der Materialbereitstellung per Gitterbox am Verbauort dar. Die Modellierung der Entladung der Gitterbox ist vom Aufbau identisch zur Entladung der Riegelgestelle. Eine Ausnahme stellt lediglich die Tatsache dar, dass die Gitterbox nicht über eine Methode geleert wird, sondern über eine Umladestation und dann an der Montagestation im Montagenetzwerk wieder bereitgestellt wird, siehe 2 . Die Vereinfachung ist an dieser Stelle möglich, da die Gitterboxen nur sortenreine Bauteile beinhalten und somit jedes Teil, unter der Beachtung der Verbauquote, an jeder Tür montiert werden kann. Sobald die Gitterbox vollständig entleert wurde, wird diese in einem Puffer, sie- he 4 , zwischengelagert. Anschließend erfolgt der Rücktransport der Gitterbox. Das nächste Flurförderzeug, das eine neue, beladene Gitterbox auf der Stellfläche ablädt, nimmt die leere Gitterbox auf und befördert sie zurück zum Lager. 145 Abbildung 4.24: Detailansicht Bereich A des Gitterbox-Konzepts 4.7.10 Untersuchungsgegenstände Die folgenden Untersuchungsgegenstände werden im Rahmen der Simulationsstudie der Türenvormontage analysiert: 1. Beweis der Funktionalität der neuartigen Logistikkonzepte inklusive Gitterbox-Konzept 146 durch Erreichen der, laut Daten, vorgegebenen Menge an produzierten Türen.693 2. Bestimmung der Anzahl an insgesamt benötigten Betriebsmitteln: Damit ein gegensei- tiger Vergleich der Szenarien möglich ist, wurde bei jedem Simulationslauf die Anzahl von Einzel-FTF, Warenkorb-FTF, Unterfahr-FTF, Riegelgestellen, Gitterboxen und Wa- renkörben bestimmt694, die benötigt werden, um die Materialbereitstellung gewährleis- ten zu können. Die Tabelle 9 stellt die laut Daten erreichbaren Produktionsmengen der Türenvormontage in Verbindung mit weiteren Spezifikationen des Simulationsmodells, siehe Kapitel 4.7.4 über- sichtlich dar: Tabelle 9: Durchsatz der Türenvormontage auf Basis der Daten (Stand heute) Anzahl der Montagestationen 14 Taktzeit 48 s Länge des Produktionstages 15 h Stunden pro Schicht 7,5 h Durchsatz/Produktionsmenge pro Schicht (laut Daten) 548 Türen Maximale Produktionsmenge pro Produktionstag (laut Daten) 1.096 Türen 4.7.11 Durchführung der Simulationsläufe Ein Simulationslauf besteht in allen drei Simulationsstudien (Türenvor,- End- und Matrixmon- tage) aus 2 Schichten. Diese Schichten werden mit Hilfe eines Schichtkalenders in Plant Simulation simuliert. Die erste Schicht läuft von 6 Uhr bis 14 Uhr mit einer halben Stunde Pause. Die zweite Schicht beginnt um 14 Uhr und endet um 22 Uhr und beinhaltet eben- so eine halbe Stunde Pause. Während der Pausen werden keine Montagearbeiten an den Türen getätigt. Wie in Kapitel 4.2 beschrieben, wurden pro Simulationsstudie 1.000 Simu- lationsläufe getätigt. Weiterhin sind in den Simulationsstudien immer die 4 Szenarien für unterschiedliche Verteilungen der neuartigen Logistikkonzepte (Riegelkonzept, Einzel-FTF-, Warenkorb- und Gitterbox-Konzept) simuliert worden. Die Verteilungen der jeweiligen Sze- narien führt zu folgenden Absolutwerten in Bezug auf die belieferten Montagestationen mit den jeweiligen Konzepten, siehe Abbildung 4.25. Im Szenario 1 werden 5 Stationen mit dem Einzel-FTF-Konzept versorgt und 9 Stationen per Riegelkonzept. Hingegen werden nur 3 Stationen beim Szenario 2 mit dem Riegelkonzept beliefert, 6 Stationen mit demWarenkorb- Konzept und 5 Stationen mit dem Gitterbox-Konzept. Im Szenario 3 kommen alle Logistik- konzepte zum Einsatz, wobei das Einzel-FTF-Konzept 2 Stationen mit Material versorgt, das 693 Anhand der Produktionsmenge kann das Erreichen des geforderten Materialflusses gezeigt werden. Grund hierfür ist, dass die Türen nur dann zur nächsten Station weitertransportiert werden, wenn alle benötigten Bauteile an einer Station verbaut wurden. 694 Gezählt werden die Betriebsmittel jeweils an den Einspeisepunkten im Simulationsmodell. 147 Riegelkonzept 7 Stationen, das Warenkorb-Konzept 3 Stationen und das Gitterbox-Konzept 2 Stationen. Abschließend erfolgt die Belieferung von 9 Stationen per Riegelkonzept und 5 Stationen der Türenvormontage per Gitterbox-Konzept im Szenario 4. Anhand der farbigen Balken ist in Abbildung 4.25 die Anzahl der belieferten Stationen pro Konzept zusätzlich gra- phisch in Form von Säulen dargestellt. Damit ist beispielsweise beim Szenario 1 die Anzahl der Stationen, die vom Einzel-FTF-Konzept beliefert werden, mit 5 Stationen angegeben. Abbildung 4.25: Belieferte Konzepte je Station bei den Szenarien der Türenvormontage 4.7.12 Ergebnisse und Auswertung In allen Simulationsläufen der Türenvormontage und damit auch bei allen 4 Szenarien wurde eine Produktionsmenge von 548 Türen pro Schicht erreicht. Weiterhin wurde pro Produkti- onstag (mit zwei Schichten) eine Produktionsmenge von 1.096 Türen erreicht. Alle gefor- derten Bauteile wurden zeitgerecht zur passenden Montagestation transportiert, womit die geforderte Materialversorgung stattgefunden hat. Da die erreichte Produktionsmenge gleich der vorgegebenen Produktionsmenge laut Daten ist, konnte gezeigt werden, dass die drei neuartigen Logistikkonzepte, unter Hinzunahme des Gitterbox-Konzepts bei den Szenarien 2 - 4, die Materialversorgung einer Türenvormontage sicherstellen können. Die Funktionalität der neuartigen Logistikkonzepte konnte somit durch das Erreichen des geforderten Materi- alflussdurchsatzes bewiesen werden. Neben der Auswertung der Simulationsläufe in Bezug auf die Umsetzbarkeit der Materialver- sorgung mit den neuartigen Logistikkonzepten, erfolgte die Bestimmung der benötigten Be- triebsmittel. Je nach eingesetztem Szenario wurden, die in Tabelle 10 aufgelisteten Betriebs- 148 mittel verwendet. Beim Szenario 1 wurden 5 Einzel-FTF, 1 Unterfahr-FTF und 17 Riegelge- stelle für den Materialfluss der Türenvormontage benötigt. Beim Szenario 2 muss ebenso 1 Unterfahr-FTF vorhanden sein, jedoch nur 5 Riegelgestelle, 1 Gitterbox-Flurförderzeug, 6 Warenkorb-FTF und 8Warenkorb-Gestelle. Das Szenario 3 kommtmit 4Warenkorb-Gestellen und 3 Warenkorb-FTF sowie einem Gitterbox-Flurförderzeug aus, benötigt aber zusätzlich zum Szenario 2 noch 13 Riegelgestelle, 1 Unterfahr-FTF und 2 Einzel-FTF. Beim Szenario 4 wird neben einem Unterfahr-FTF und 17 Riegelgestellen 1 Gitterbox-Flurförderzeug einge- setzt. Zusammenfassend eignet sich das Szenario 3 besonders gut für die Materialbereitstellung in der Türenvormontage. Grund hierfür ist die geringere Zahl an benötigten Riegelgestellen als bei den Szenarien 1 und 4 sowie weniger benötigte Warenkorb-FTF als beim Szenario 2. Lediglich müssen zusätzlich zum Szenario 2 und 4 noch Einzel-FTF verwendet werden. Grundsätzlich muss die Auswahl eines Konzepts für den jeweiligen Anwendungsfall jedoch auf Basis der örtlichen Gegebenheiten und möglicherweise schon vorhandenen Betriebsmit- tel zuerst analysiert und anschließend bestimmt werden. Tabelle 10: Auswertung der benötigten Betriebsmittel für den Materialfluss in der Türenvormontage Betriebsmittel Szenario 1 Szenario 2 Szenario 3 Szenario 4 Einzel-FTF 5 - 2 - Unterfahr-FTF 1 1 1 1 Riegelgestelle 17 5 13 17 Gitterbox-Flurförderzeuge - 1 1 1 Warenkorb-FTF - 6 3 - Warenkorb-Gestelle - 8 4 - gefertigte Türen pro Schicht 548 548 548 548 gefertigte Türen pro Produktionstag 1.096 1.096 1.096 1.096 Zu den Ergebnissen der benötigten FTF muss weiterführend erklärt werden, dass in der Be- triebssituation der Ausfall eines FTF nicht dazu führen darf, dass die Leistung der Materialbe- reitstellung nicht mehr erbracht werden kann. Deshalb muss nach Ermessen des verantwort- lichen Planers oder Produktionsleiter zusätzlich zu der in den Simulationsläufen ermittelten Mindestanzahl an FTF noch eine Anzahl an Sicherheits-FTF (z. B. 10 %) addiert werden oder andere Fördermittel bereitgehalten werden (z. B. manuell geführte Handhubwagen695). Weiterhin sollten bestimmte Ausfallszenarien für FTS vorab in Bezug auf die jeweilige Anla- ge untersucht werden, um passende Absicherungsmaßnahmen für einen Ausfall einrichten zu können:696 695 Zur Erklärung von Handhubwagen siehe Kapitel 2.4.2 und die weiterführenden Informationen dort. 696 Vgl. Ullrich (2014), S. 148. 149 • Ausfall der FTS-Steuerung: Ein Notsystem muss vorhanden sein, das die Aufgaben des ausgefallenen Systems übernimmt. • Ausfall der Stromversorgung: Eine Notstromversorgung muss aktiviert werden können. 4.7.13 Simulation von Störfällen Im Simulationsmodell der Türenvormontage wurde zusätzlich die Möglichkeit geschaffen, Störfälle zu simulieren. Dabei soll der Fall analysiert werden, dass eine im Aufbau befind- liche Tür beschädigt wird oder Material fehlt bzw. falsch oder gar nicht geliefert wurde und Nacharbeit erforderlich ist. Da die gesamte Türenvormontage aus 14 Stationen besteht, wur- de die Station 4 im Simulationsmodell zum Ausschleusen der defekten Tür vorbereitet. Diese Positionierung der Ausschleusemöglichkeit wurde im Logistikarbeitskreis in ARENA2036 zur Diskussion gestellt und hat sich durchgesetzt. Dies bedeutet, dass eine Tür, die in den Mon- tagestationen 1 bis 4 beschädigt wurde, an der Station 4 ausgeschleust wird. Das Ziel der Modellierung einer Ausschleusestation war die Untersuchung der Veränderungen in der Ma- terialbereitstellung. Die Türentnahme als Störungsfall soll zeigen, dass es mit den neuartigen Logistikkonzepten möglich ist, eine defekte Tür kurzfristig auszuschleusen und nach der Re- paratur wieder einschleusen zu können. Dies stellt eine Alternative zur heute verbreiteten Nacharbeit, die teuer und zeitaufwendig ist, dar.697 Dabei wird die Tür von der Ausschleuse- station auf eine Nacharbeitsstation umgeladen. Gleichzeitig wird eine Ersatztür, die auf der Nacharbeitsstation bereitgestellt war, zur Station 5 weitergeleitet. Diese Ersatztür hat die Stationen 1 bis 4 in der Vergangenheit schon durchlaufen und wurde dann an der Station 4 ausgeschleust und bereitgehalten. Nachdem der Defekt an der beschädigten Tür behoben wurde, kann die Tür an der darauffolgenden Montagestation 5 wieder eingeschleust werden und die restlichen Montagestationen werden durchlaufen. Tritt der Fehler hingegen erst nach Station 4 auf, so wird die Tür bis zum Ende der Vormontage (Station 14) weitertransportiert. 4.7.14 Durchführung der Störfall-Simulation Für die Simulation des Störfalls wurde im Logistikarbeitskreis das Szenario 3 (14 % Einzel- FTF-Konzept, 50 % Riegelkonzept, 22 % Warenkorb-Konzept und 14 % Gitterbox-Konzept) ausgewählt, da bei diesemSzenario alle neuartigen Logistikkonzepte inklusive desGitterbox- Konzepts zum Einsatz kommen. Durch ein erfolgreiches Reagieren aller Logistikkonzepte auf die Störfallsituation, soll der Beweis für die Fähigkeit kurzfristiger Resequenzierungen für die neuartigen Logistikkonzepte geliefert werden. Die Auftragstabelle mit den Türaufträgen wurde während der 100 Störfall-Simulationsläufe jeweils zu Beginn der Simulation erstellt. Basierend auf dem Szenario 3 wurde die Verteilung der Logistikkonzepte, wie in Konzeptta- belle 11 aufgelistet, angenommen. 697 Vgl. Richter (2006), S. 100. 150 Tabelle 11: Konzepttabelle für die Simulation von Störfällen Stationsnummer Logistikkonzept Montagestation 1 Gitterbox-Konzept Montagestation 2 Einzel-FTF-Konzept Montagestation 3 Gitterbox-Konzept Montagestation 4 Gitterbox-Konzept Montagestation 5 Riegelkonzept Montagestation 6 Riegelkonzept Montagestation 7 Riegelkonzept Montagestation 8 Riegelkonzept Montagestation 9 Warenkorb-Konzept Montagestation 10 Warenkorb-Konzept Montagestation 11 Warenkorb-Konzept Montagestation 12 Riegelkonzept Montagestation 13 Riegelkonzept Montagestation 14 Riegelkonzept Das Auftreten eines Fehlers wird über die Methode " Türentnehmen\ simuliert. Diese Metho- de entnimmt zu zufälligen Zeitpunkten in den Simulationsläufen, jedoch mindestens mit 15 Minuten Abstand, eine Tür an der Montagestation 4 und lädt diese auf die Nacharbeitsstation um. Nach Ablauf der vorgegebenen Nacharbeitszeit, die zufällig zwischen 5 Minuten und 15 Minuten698 zugeteilt wird, erfolgt das Wiedereinschleusen der reparierten Tür über die Me- thode " Türeinschieben\ an der Montagestation 5. Anschließend wird die nachbearbeitete Tür bis zum Ende der Vormontage weiterbearbeitet. 4.7.15 Ergebnisse der Störfall-Simulation In den Simulationsläufen wurden pro Schicht 548 Türen produziert und somit über einen Produktionstag (2 Schichten) 1.096 Türen. Damit sind die Ergebnisse der Simulation ei- nes Störfalls genauso hoch, wie bei den Simulationsläufen ohne Störfall und ebenso bei den bereitgestellten Daten. Dadurch kann bewiesen werden, dass die Bewältigung einer be- grenzten Zahl von Störfällen je Produktionstag aus Sicht der Materialbereitstellung über die neuartigen Konzepte möglich ist. Hierfür müssen Ersatztüren bereitstehen, die anstatt der ausgefallenen oder beschädigten Tür ab dem nächsten Takt weiter montiert werden können. Zwei Anmerkungen sind den Ergebnissen jedoch hinzuzufügen. Erstens darf ein Störfall nur alle 15 Minuten eintreffen, damit die Nacharbeitszeit stets kleiner oder maximal genauso groß ist. Andernfalls sinkt die Produktionsmenge. Zweitens führen längere Nacharbeitszei- ten als die angenommen maximalen 15 Minuten zu einem Absinken der produzierten Menge 698 Diese Zeitangaben für die Nachbearbeitung einer Tür wurde auf Basis von Expertenschätzungen in ARE- NA2036 aufgestellt. 151 an Türen.699 4.8 Simulation einer Endmontagelinie Im Zuge der Bearbeitung wurden, wie in Kapitel 4.1 beschrieben, drei Simulationsstudien durchgeführt. Die zweite Simulationsstudie bildet eine Automobilendmontage nach aktuel- lem Layout in Linienform, jedoch unter Verwendung des Montage- und Logistik-Groß-FTF für den Transport der Karossen durch die Montage, ab. Aus Gründen der Vereinfachung wird angenommen, dass die Montage von Bauteilen an den Montagestationen jeweils im gestoppten Zustand stattfindet. Wie in Kapitel 3.3 beschrieben, ist grundsätzlich auch eine Montage denkbar, wenn das Montage- und Logistik-Groß-FTF sich bewegt und die Montage- mitarbeiter somit im Fluss montieren.700 Das Simulationsmodell der Endmontage ist ähnlich aufgebaut, wie das Modell der Türenvormontage, siehe Abbildung 4.7. Unterschiedlich sind drei Punkte: Erstens erfolgt die Anordnung der Stationen im Simulationsmodell der Endmontage, dar- gestellt im oberen Bereich, in einer Linie hintereinander und nicht in U-Form, wie bei der Türenvormontage. Zweitens umfasst das Simulationsmodell der Endmontage 50 Montage- stationen701 und damit ca. die vierfache Menge an Stationen gegenüber der Türenvormon- tage.702 Drittens sind die Hin- und Rückwege für die Logistikkonzeptemit durchschnittlich 42Meter ca. 1,5 mal länger als bei der Türenvormontage. Grundlage für das erstellte Simulationsmodell ist, genauso wie bei der Türenvormontage, der Endmontagebereich eines deutschen Premi- umherstellers, der auch die Materialdaten zur Verfügung gestellt hat. Der Materialfluss wird ebenso wie bei der Simulation der Türenvormontage, siehe Kapitel 4.7.1, für den Bereich zwischen Wareneingang oder dem ersten Lager im Werk bis zum Verbauort modelliert. Die vier Bereitstellungsnetzwerke für die Logistikkonzepte (Riegelkonzept, Einzel-FTF-, Warenkorb- und Gitterbox-Konzept) wurden aus dem Simulationsmodell der Türenvormonta- 699 Beide Anmerkungenwurden von Fachexperten als realistisch für denGroßteil der logistischen Anwendungs- fälle in der Produktionslogistik beschrieben. 700 Da solch ein Montagekonzept der Montage im bewegten Zustand auf dem Montage- und Logistik-Groß- FTF von Seiten der Montagespezialisten in ARENA2036 noch nicht bewertet oder simuliert wurde, ist es an dieser Stelle nicht mit in die Simulation einbezogen worden. 701 Grund hierfür ist die Restriktion des Simulationsprogramms Plant Simulation in Bezug auf die bewegten Elemente. Trotz der Restriktion ist eine Übertragbarkeit der Ergebnisse jedoch aus zweierlei Hinsicht ge- geben: Erstens könnten Simulationen einer größeren Endmontage abschnittsweise durchgeführt werden, wobei die Abschnitte immer überlappend angeordnet werden. Zweitens umfasst ein Bandabschnitt in den besuchtenWerken der deutschen Premiumhersteller nicht mehr als 50 Stationen, bevor am Hallenende ein Umsetzen erfolgt. Erst das Aufsummieren der einzelnen Band- abschnitte führt zur großen Zahl an Stationen einer Endmontage. 702 Ähnlich wie beim Simulationsmodell der Türenvormontage kann der Benutzer zu Beginn eines Simulations- laufs die Anzahl der Montagestationen, zwischen 1 und 50, frei eingeben. Für die weitere Betrachtung der Simulation einer Endmontage an dieser Stelle, insbesondere die anschließend durchgeführten Simulations- läufe, wurde das Modell, wegen der vorhandenen Produktionsdaten und in Hinblick auf eine möglichst hohe Vergleichbarkeit der Ergebnisse, immer mit 50 Montagestationen aufgebaut. 152 ge, siehe Kapitel 4.7.9 übernommen. Obwohl die anzuliefernden Bauteile und Komponenten für die Endmontage teilweise größere Abmessungen (z. B. Frontschürze) aufweisen, sind die Abläufe bei den Logistikkonzepten identisch zu denen bei der Türenvormontage. Zur An- passung an die Endmontage wurden lediglich die Bauteildaten ausgetauscht, die Fahrwege verlängert und weitere Fahrwege sowie zugehörige Übergabepunkte zum Montagenetzwerk im Modell eingefügt. Ansonsten ist der grundsätzliche Aufbau der Bereitstellungsnetzwerke, siehe dazu im Anhang die Abbildungen A.3, A.4, A.5 und A.6, unverändert und wird deshalb nicht noch einmal gesondert beschrieben. 4.8.1 Randbedingungen Für die Simulation der Endmontage wurden die in Kapitel 4.7.4 beschriebenen Randbedin- gungen der Simulationsstudie der Türenvormontage übernommen und angepasst. Abwei- chend zur Aufstellung von Seite 125 sind lediglich die folgenden Angaben: • Annahme 2: Die Taktzeit beträgt 90 Sekunden.703 • Annahme 11: Der Abstand zwischen den Montagestationen beträgt 5 m.704 • Annahme 12: Die Weglänge vom Lager zu den Montagestationen beträgt im Durch- schnitt 42 m, dieser Wert wurde anhand der Abbildung 4.26 berechnet. Der Wert für die durchschnittliche Weglänge kann, ebenso wie bei der Türenvormontage, siehe Kapitel 4.7.4, anhand der Abbildung 4.26 nachvollzogen werden.705 Der Abstand der Montagestationen, vom Mittelpunkt einer Station bis zum Mittel der nächsten Station beträgt bei der Endmontage 5 Meter. Obwohl jedes Bereitstellungsnetzwerk (Riegelkonzept, Einzel- FTF-, Warenkorb- und Gitterbox-Konzept) eigene Anfahr- und Rückfahrwege aufweist, wird als Durchschnittswert eine Strecke von 42 Meter pro Richtung angenommen. Beim Bereit- stellungsnetzwerk des Warenkorb-Konzepts werden zusätzlich zum An- und Rückfahrtsweg auch noch die Mitfahrwege706 übernommen. Die Wegstrecken sind wieder relevant für die Anzahl der jeweils pro Konzept benötigten Betriebsmittel. 703 Dabei handelt es sich um einen realen Wert aus der heutigen Endmontage. 704 Dieser Wert spiegelt die heutige Situation in einer Endmontage wieder. 705 Die Berechnung der Strecken erfolgte über den Satz des Pythagoras. 706 Mitfahrwege sind die Fahrabschnitte des Warenkorbs, bei denen der Warenkorb dem im Aufbau befind- lichen Fahrzeug parallel folgt, weil vom Montagemitarbeiter kontinuierlich Bauteile aus dem Warenkorb entnommen werden. 153 Lager Station1 Station2 ... Station13 Station25Station14 25m ... 5m 5m 5m 5m 60m 60m Station26 Station27 ... Station38 Station50Station39 ... 25m 65m 60,4m 25,5m 65m 65m 60,4m 25,5m 65m 5m 5m 5m 60m 60m Abbildung 4.26: Weglängen in der Endmontage mit 50 Stationen (eigene Darstellung) 4.8.2 Auftragserstellung, Bauteilbenennung und Konzeptauswahl Zu Beginn jedes Simulationslaufs wird, ähnlich wie bei der Türenvormontage, jedem zu pro- duzierenden Fahrzeug ein zufälliger Fertigungsauftrag, bestehend aus den jeweils zu ver- bauenden Montageteilen, zugeordnet. Diese Zuweisung erfolgte auf Basis der aufbereiteten Daten, die im Rahmen dieser Arbeit vorhanden sind. Die Bauteilbenennung findet in der glei- chen Weise wie bei der Türenvormontage statt. Weiterhin muss die Konzepttabelle mit dem zu simulierenden Szenario (1 bis 4) ausgefüllt und die Anzahl der aufeinanderfolgenden Sta- tionen eingegeben werden, die per Warenkorbkonzept beliefert werden soll. Ein Warenkorb kann zwischen 3 und 10 aufeinanderfolgenden Stationen beliefern.707 4.8.3 Untersuchungsgegenstände Untersuchungsgegenstände der Simulationsstudie der Endmontage sind, ähnlich wie bei der Simulation der Türenvormontage, folgende Parameter: 1. Beweis der Umsetzbarkeit der neuartigen Logistikkonzepte unter Einsatz desGitterbox- 707 In Bezug auf die Anzahl der bereitzustellenden Bauteile sind diese Werte im Logistikarbeitskreis in ARE- NA2036 als sinnvolle Grenzen festgehalten worden. 154 Konzepts zumErreichen der auf Datenbasis vorliegendenMenge an produzierten Fahr- zeugen. 2. Anzahl der benötigten Betriebsmittel für die Umsetzung der Logistikkonzepte: Für den paarweisen Vergleich der Szenarien wurde die Anzahl von Einzel-FTF inkl. Gestell, Unterfahr-FTF, Riegelgestelle, Flurförderzeug für die Gitterboxen, Warenkorb-FTF und Warenkorb-Gestelle bei jedem Simulationslauf bestimmt, die für die Materialbereitstel- lung benötigt wird. Die folgende Tabelle 12 fasst die laut Daten erreichbaren Ergebnisse der Endmontage zu- sammen. Tabelle 12: Durchsatz der Endmontage auf Basis der Daten Stationen 50 Taktzeit 90 s Stunden pro Schicht 7,5 h Durchsatz/Produktionsmenge pro Schicht (laut Daten) 300 Fahrzeuge Maximale Produktionsmenge pro Produktionstag (laut Daten) 600 Fahrzeuge 4.8.4 Durchführung der Simulationsläufe Wie in Kapitel 4.2 beschreiben, wurden in der Logistikarbeitsgruppe in ARENA2036 vier Sze- narien festgelegt, die im Rahmen der Simulationsläufe für die Endmontage untersucht wer- den sollten. Diese Szenarien mit den Prozentsätzen für die Anteile der jeweiligen Logistik- konzepte an der gesamten Materialbereitstellung sind in Tabelle 13 angegeben. Während im Szenario 1 36 % der Montagestationen mit dem Einzel-FTF-Konzept versorgt werden und 64 % der Montagestationen mit dem Riegelkonzept ist die Verteilung beim Szenario 2 mit 50 % der Montagestationen, die mit dem Riegelkonzept, 20 % die mit dem Warenkorb- konzept und den restlichen 30 % die mit dem Gitterbox-Konzept beliefert werden, etwas durchmischter. Hingegen nutzt das Szenario 3 alle drei neuartigen Logistikkonzepte, indem 14 % der Montagestationen mit dem Einzel-FTF-Konzept, 50 % mit dem Riegelkonzept, 20 % mit dem Warenkorb-Konzept und die restlichen 16 % mit dem Gitterbox-Konzept versorgt werden. Beim Szenario 4 übernimmt das Riegelkonzept 70 % der Materialflüsse und das Gitterbox-Konzept die verbleibenden 30 %. Tabelle 13: Untersuchungsszenarien in der Simulationsstudie der Endmontage Szenario 1 Szenario 2 Szenario 3 Szenario 4 Einzel-FTF-Konzept 36 % - 14 % - Riegelkonzept 64 % 50 % 50 % 70 % Warenkorb-Konzept - 20 % 20 % - Gitterbox-Konzept - 30 % 16 % 30 % 155 Mit den angegebenen Prozentsätzen für die jeweiligen Logistikkonzepte ergeben sich die folgenden Absolutwerte für die Anzahl der pro Konzept belieferten Montagestationen, siehe Abbildung 4.27. Bei Verwendung des Szenarios 1 werden 18 Stationenmit dem Einzel-FTF-Konzept versorgt und 32 Stationen per Riegelkonzept. Dagegen werden nur 25 Stationen beim Szenario 2 mit dem Riegelkonzept beliefert, 10 Stationen mit demWarenkorb-Konzept und 15 Stationen mit dem Gitterbox-Konzept. Während im Szenario 3 alle Logistikkonzepte zum Einsatz kommen, werden vom Einzel-FTF-Konzept 7 Stationen mit Material versorgt, vom Riegelkonzept 25 Stationen, vomWarenkorb-Konzept 10 Stationen und vomGitterbox-Konzept 8 Stationen. Im vierten Szenario erfolgt die Belieferung von 35 Stationen der Endmontage per Riegelkonzept und 15 Stationen per Gitterbox-Konzept. Gleichzeitig ist in Abbildung 4.27 die Anzahl der belieferten Stationen pro Konzept graphisch in der Form von Säulen dargestellt. Abbildung 4.27: Belieferte Konzepte je Station bei den Szenarien der Endmontage Beim Simulationsmodell der Endmontage wurde kein Störungsfall simuliert. Das Ziel der Funktionsweise des Ausschleusens von Türen und weiterhin passender Materialversorgung konnte über die Störungsfallsimulation in der Türenvormontage ausreichend dargestellt wer- den. 156 4.8.5 Ergebnisse und Auswertung Die Simulationsstudie der Endmontage hat als Ergebnis für alle 4 Szenarien eine Produkti- onsmenge von 300 montierten Fahrzeugen pro Schicht geliefert.708 Über einen gesamten Produktionstag mit 2 Schichten wurden 600 Fahrzeuge produziert, siehe hierzu die unterste Zeile der Tabelle 14. Diese Produktionszahlen waren nur erreichbar, da die geforderte Ma- terialversorgung stattgefunden hat und alle Bauteile zur benötigten Zeit an die passenden Montagestationen geliefert wurden. Damit ist das wichtigste Ergebnis der Simulationsläufe, der Beweis der Umsetzbarkeit der Materialversorgung einer Endmontage mit den neuartigen Logistikkonzepten (Riegelkonzept, Einzel-FTF- und Warenkorb-Konzept) unter Verwendung des Gitterbox-Konzepts bei den Szenarien 2 - 4, erreicht. Weiterhin wird durch das Erreichen der Produktionsmenge beim Szenario 1 die Funktionalität der drei neuartigen Logistikkonzep- te (Warenkorb-, FTS- und Riegelkonzept) gezeigt, da diese den notwendigen Materialfluss der Produktionsmaterialien gewährleisten konnten und die erforderliche Produktionsmenge erreicht haben. Zusätzlich zur Ermittlung der Produktionsmengen wurden auch die für die Funktionalität der Logistikkonzepte benötigten Betriebsmittel (Einzel-FTF inkl. Gestell, Unterfahr-FTF, Riegel- gestelle, Flurförderzeuge für die Gitterboxen, Warenkorb-FTF und Warenkorb-Gestelle) er- mittelt. Die Zählung der Betriebsmittel hat, ebenso wie bei der Türenvormontage, an den Ein- speisepunkten ins Simulationsmodell stattgefunden. Folgende Betriebsmittel müssen für die Funktionalität der Logistikkonzepte eingesetzt werden: Beim Szenario 1 müssen 18 Einzel- FTF, 1 Unterfahr-FTF und 57 Riegelgestelle eingesetzt werden, um die Materialbelieferung sicherzustellen. Beim Szenario 2 bleibt die benötigte Anzahl an Unterfahr-FTF gleich und die Anzahl der Riegelgestelle reduziert sich auf 42. Zusätzlich müssen 10 Warenkorb-FTF und 1 Gitterbox-Flurförderzeug im Einsatz sein. Beim Szenario 3 werden 7 Einzel-FTF, 1 Unterfahr-FTF, 42 Riegelgestelle, 1 Gitterbox-Flurförderzeug und 10 Warenkorb-FTF sowie 11 Warenkorb-Gestelle benötigt. Das Szenario 4 benötigt hingegen nur 1 Unterfahr-FTF, je- doch 62 Riegelgestelle und 1 Gitterbox-Flurförderzeug. Zusammenfassend kann das Szenario 2 besonders empfohlen werden, da bei fast allen Be- triebsmitteln eine identische Zahl wie beim Szenario 3 benötigt wird, jedoch im Gegensatz zu Szenario 3 keine Einzel-FTF benötigt werden. Weiterhin kommt das Szenario 2 mit weniger Riegelgestellen als die Szenarien 1 und 4 aus. Ähnlich wie bei der Türenvormontage sei an dieser Stelle der Hinweis gegeben, dass eine passende Bewertung für den jeweiligen An- wendungsfall eine Analyse der örtlichen Besonderheiten und vorhandenen Betriebsmitteln sowie möglicherweise auch der Mitarbeiterkenntnisse und anderer Faktoren vorausgehen 708 Die produzierte Menge an Fahrzeugen steht ca. im Verhältnis 1:2 zu den produzierten Türen. Hintergrund hierfür ist, dass einerseits in der realen Türenvormontage immer 2 Türen auf einem Gestell montiert wer- den. Das Material wird von beiden Seiten und somit doppelt bereitgestellt. Dies wurde im Simulationsmodell nicht abgebildet, da es keine besonderen Herausforderungen darstellt, sondern lediglich das Simulations- modell in Bezug auf die Anzahl der Elemente wesentlich vergrößert. Andererseits sind die Fahrzeuge in den Produktionsdaten sowohl Zwei- als auch Viertürer und benötigten somit teilweise 2 und teilweise 4 Türen. 157 muss. Tabelle 14: Auswertung der benötigten Betriebsmittel für den Materialfluss in der Endmontage Betriebsmittel Szenario 1 Szenario 2 Szenario 3 Szenario 4 Einzel-FTF 18 - 7 - Unterfahr-FTF 1 1 1 1 Riegelgestelle 57 42 42 62 Gitterbox-Flurförderzeuge - 1 1 1 Warenkorb-FTF - 10 10 - Warenkorb-Gestelle - 11 11 - gefertigte Fahrzeuge je Schicht 300 300 300 300 gefertigte Fahrzeuge je Produktionstag 600 600 600 600 Ebenso wie bei der Türenvormontage müssen zur Erreichung einer gewünschten Verfügbar- keit der Betriebsmittel, insbesondere der FTF, auf Basis des heutigen Standes der Technik gezielte Notfallkonzepte (z. B. 10 % Sicherheitsbestand) vorhanden sein. 4.9 Simulation einer Montage in Matrixform Im Rahmen der Überlegungen zu neuartigen Produktionsabläufen wurde das Konzept einer Montage im Matrix- oder Schachbrettlayout in Kapitel 3.2 vorgestellt. Da dieses Produktions- konzept besondere Anforderungen an die Produktionslogistik, beispielsweise in Bezug auf die Ausgestaltung der Fahrwege, stellt, wird an dieser Stelle die Materialversorgung einer Montage in Matrixform modelliert und anschließend simuliert. Das Konzept basiert auf der Tatsache, dass die zu produzierenden Fahrzeuge nicht, wie Stand heute, siehe Kapitel 2.1.2 auf einem Stetigförderer durch die Montage bewegt werden, sondern individuell auf FTF- Plattformen, wie beispielsweise dem Montage- und Logistik-Groß-FTF, siehe Kapitel 3.3, un- terwegs sind. Dadurch ist es möglich, unterschiedliche Montagepfade, also Wege durch das Produktionsnetzwerk, abzubilden. Diese Vorgehensweise bringt Flexibilität für die Produkti- on mit sich, da die Pfadwahl eines Automobils in Bezug auf die Taktzeit und das Auslassen bestimmter Stationen individuell gesteuert werden kann. Dadurch fahren beispielsweise nur Cabrios eine Montagestation für das Verdeck an, während Limousinen diese Station durch- fahren oder umfahren können. Ein weiterer Vorteil einer Montage auf Basis des Matrixlayouts ist es, parallele Montagestationen, sogenannte Parallelstationen, mit gleichen Montagetätig- keiten (beispielsweise zeitlich intensive Vorgänge) aufzubauen, um Engpässe im Produkti- onsablauf ausgleichen zu können.709 Genauso wie bei der Simulationsstudie der Endmon- tage wird für die Simulation der Montage in Matrixform angenommen, dass die Montage von Bauteilen an den Prozessmodulen jeweils im gestoppten Zustand des Montage- und 709 Vgl. Zeile (1995), S. 64 und 82. 158 Logistik-Groß-FTF stattfindet. Wie anhand der Ausführungen in Kapitel 3.3 erkennbar, wäre grundsätzlich auch eine Montage im bewegten Zustand des Montage- und Logistik-Groß- FTF denkbar, diese Variante konnte jedoch, aufgrund der fehlenden Forschungsergebnisse siehe Fußnote 700, noch nicht mit in die Simulation einbezogen worden. 4.9.1 Produktionsmodell Da eine in real-time stattfindende Produktionspfad-Planung für die im Aufbau befindlichen Fahrzeuge zur Zeit der Erstellung dieser Arbeit von denMontagespezialisten im Projekt ARE- NA2036 noch nicht abgeschlossen war, wurden auf Basis von Gesprächen mit Montageex- perten in ARENA2036 Annahmen für die Produktionspfade im Matrixlayout getroffen. Dazu wurde ein passendes Modell der Produktionsabläufe erstellt, siehe Abbildung 4.28. Für die benötigten Montagezeiten an den jeweiligen Prozessmodulen wurde eine Grundtaktzeit710 definiert. An einigen Stationen fallen Bearbeitungs- oder Montagezeiten an, die ein Vielfa- ches dieser Grundtaktzeit betragen. Das vorliegende Produktionsmodell im Matrixlayout be- steht aus insgesamt 50 Montagestationen. Davon sind 8 Parallelstationen711, im weiteren bezeichnet als parallele Prozessmodule mit solchen gerade beschriebenen, gleichen Mon- tagetätigkeiten. Dies sind die Prozessmodule 1a und 1b, 5a und 5b, 32a und 32b sowie 36a und 36b. Die parallelen Prozessmodule weisen jeweils die doppelte Taktzeit auf. Wei- terhin sind 3 Prozessmodule eine n-fache Parallelstation, die ebenfalls identische Montag- einhalte besitzen. Dies sind die Prozessmodule 19a, 19b und 19c. Diese Prozessmodule haben die dreifache Taktzeit. Weiterhin gibt es 3 Prozessmodule, die ausstattungsspezifisch nur von bestimmten Fahrzeugen angesteuert werden. Dies sind die Prozessmodule 13, 26 und 39. Zusätzlich wurden Produktionspfade für 3 unterschiedliche Fahrzeugmodelle oder -ausstattungsvarianten (schwarz, rot und blau) erstellt. Die zu produzierenden Fahrzeuge durchlaufen die Produktion dadurch auf den drei Pfaden 1 bis 3. Diese Produktionspfade sind farblich dargestellt und lassen erkennen, dass Fahrzeuge des Typs 3 bestimmte Pro- zessmodule (beispielsweise 5 bis 13) während der Produktion auslassen. Zu erklären ist dies beispielsweise durch eine niedrigere Zahl an Ausstattungsoptionen des Fahrzeugmodells 3. Ein beispielhafter Ablauf dreier Fahrzeugtypen, der in ARENA2036 mit Montageexperten aufgestellt wurde, soll den Ablauf der Montage im Matrixlayout näher erläutern. Der erste Fahrzeugtyp ist durch einen schwarzen Produktionspfad in der Abbildung 4.28 dargestellt, der zweite Fahrzeugtyp durch einen roten Produktionspfad und der dritte durch einen blau- en Produktionspfad. Vereinfachend wird im folgenden vom schwarzen Fahrzeug, vom roten 710 Die Grundtaktzeit stellt als Basisgröße die kleinste Taktzeit des gesamten Produktionsablaufs dar. Monta- gestationen mit höherem Zeitbedarf können ihre Arbeitsinhalte in Vielfache der Grundtaktzeit einpassen. Beispielsweise beträgt der Grundtakt 30 Sekunden und einige Prozessmodule haben eine Taktzeit von 60 oder 90 Sekunden. 711 Parallelstationen können aus Sicht der Maschinenbelastung oder Technologieuntersuchung an unterschied- lichen Prozessmodulen zum Einsatz kommen. Benötigt werden Sie aber auf jeden Fall, wenn ein Prozess- module eine Bearbeitungszeit größer der Grundtaktzeit aufweist, da andernfalls Engpässe und Verzögerun- gen im Produktionsablauf entstehen. 159 Fahrzeug und vom blauen Fahrzeug gesprochen, wobei damit die Produktionspfade der beiden Fahrzeugtypen gemeint sind. Zum Start der Montage steuert das schwarze Fahr- zeug, siehe schwarzer Pfad in Abbildung 4.28, das Prozessmodul 1a an. Nach Ablauf einer Taktzeit wird das rote Fahrzeug eingesteuert, die Montage dieses Fahrzeugs beginnt am Prozessmodul 1b. Nachdem die Bearbeitung des schwarzen Fahrzeugs am Prozessmodul 1a abgeschlossen ist, bewegt sich dieses weiter zum Prozessmodul 2. Das Prozessmodul 1a ist nun wieder frei und die Montage des blauen Fahrzeug kann im Prozessmodul 1 be- ginnen, während das schwarze Fahrzeug am Prozessmodul 2 bearbeitet wird. Nach Ablauf der nächsten Grundtaktzeit verlässt das schwarze Fahrzeug das Prozessmodul 2 und be- wegt sich zum Prozessmodul 3. Das rote Fahrzeug fährt zum freien Prozessmodul 2 und wird dort bearbeitet. Bis einschließlich zum Prozessmodul 4 folgt das rote Fahrzeug nun dem schwarzen Fahrzeug. Das blaue Fahrzeug folgt den beiden anderen einen Grundtakt danach. Somit ist ein durchgängiger Fluss der Fahrzeuge gewährleistet. Nach Ende der Bearbeitung am Prozessmodul 4 erfolgt die weitere Montage das schwarzen Fahrzeugs im parallelen Prozessmodul 5a. Das folgende rote Fahrzeug wird im nächsten Takt im parallelen Prozessmodul 5b bearbeitet. Die parallelen Prozessmodule 5a und 5b weisen die doppelte Grundtaktzeit auf. Nachdem das schwarze Fahrzeug die Station 5a verlassen hat, fährt das blaue Fahrzeug in diese Station ein. Dieser Ablauf setzt sich im weiteren fort. Eine Beson- derheit gibt es bei Station 13, da diese nur vom schwarzen und blauen Fahrzeug angefahren wird. Hierbei handelt es sich beispielsweise um eine Station an der die Hybridbatterie einge- setzt wird. Diese Station wird nur für Hybridfahrzeuge benötigt. Das rote Fahrzeug kann das Prozessmodul 13 auslassen und gelangt dann direkt in einen Zwischenpuffer, um von die- sem nach einer Grundtaktzeit zur weiteren Bearbeitung am Prozessmodul 14 einzutreffen. Die Stationen 19a, 19b und 19c stellen eine dreifache Parallelstation dar, wobei jeweils die dreifache Grundtaktzeit anfällt. Deshalb nutzt das schwarze Fahrzeug das Prozessmodul 19a, das rote Fahrzeug das Prozessmodul 19b und das blaue Fahrzeug das Prozessmo- dul 19c. Durch diese Reihenfolge tritt keine Verzögerung im Montageablauf auf. Im weiteren Verlauf folgt das blaue Fahrzeug dem roten Fahrzeug welches wiederum dem schwarzen Fahrzeug folgt. Nach der Station 26 fährt das rote Fahrzeug in einen Puffer und wartet dort 2 Grundtaktzeiten lang, da für das blaue Fahrzeug ein Eilauftrag erzeugt wurde und seine Fertigstellung vorgezogen wird. Die Stationen 32a und 32b sowie 36a und 36b sind wieder Parallelstationen mit doppelten Grundtaktzeiten. Nach der Station 39 befindet sich ein Puffer, der für Fahrzeuge genutzt wird, die das Prozessmodul 39 nicht anfahren müssen. In diesem Beispiel fährt das blaue Fahrzeug direkt durch den Pufferbereich hindurch direkt zum Pro- zessmodul 40. Zum Ende des Montageablaufs ist das blaue Fahrzeug zuerst fertig montiert, da es die Prozessmodule 43 und 44 nicht benötigt. Einen Grundtakt später folgt das schwar- ze Fahrzeug und danach das rote Fahrzeug, welches nach Prozessmodul 43 schon komplett aufgebaut ist und keine weitere Bearbeitung am Prozessmodul 44 benötigt. 160 1 a 8 9 1 8 1 9 a 2 6 2 7 3 5 3 6 a 4 4 1 b234 765 b5 a 1 01 11 21 3 1 71 61 51 4 1 9 b 1 9 c 2 02 1 2 52 42 32 2 2 82 93 03 1 3 43 3 3 2 b 3 2 a 3 6 b 3 73 83 9 4 34 24 14 0 P u f f e r E n t n a h m e P u f f e r P u f f e r Abbildung 4.28: Ansicht der Montagepfade in Matrixanordnung 161 4.9.2 Simulationsmodell einer Montage in Matrixlayout Das beschriebene Produktionsmodell der Matrixproduktion zur Erklärung der Montageabläu- fe wird an dieser Stelle in das Simulationsmodell, siehe Abbildung 4.29 übertragen. Dabei setzt sich das Modell grundsätzlich, wie auch bei der Türenvor- und der Endmontage, aus einem Montagenetzwerk und 4 Bereitstellungsnetzwerken zusammen. Ebenso wurde die Bauteilbenennung aus der Endmontage, siehe Kapitel 4.9.4, übernommen. Der wesentliche Unterschied liegt einerseits in der Anordnung der einzelnen Prozessmodule, die in der End- montage als Montagestationen bezeichnet werden. Während beim Simulationsmodell der Türenvormontage und der Endmontage die Montagestation in Linienform hintereinander an- geordnet sind und auch in dieser Form von den Automobilen durchlaufen werden, erfolgt nun eine Anordnung der Prozessmodule im Matrix-Layout. Andererseits durchlaufen die aufzu- bauenden Fahrzeuge die Montage nicht alle im gleichen Schema, sondern auf individuellen Produktionspfaden, siehe dazu die Abbildung 4.28 und zur Beschreibung der Abläufen den zugehörigen Begleittext in Kapitel 4.9.1. Das dort beschriebene Montagemodell wurde in ein Simulationsmodell, siehe Abbildung 4.29, überführt. Dieses Simulationsmodell ist die Basis für die Simulationsstudie der Montage imMatrixlayout. Im Produktionsmodell ist beschrieben, dass das Montagenetzwerk insgesamt 50 Prozessmodule umfasst, die von Prozessmodul 1 bis Prozessmodul 44 durchnummeriert sind. Für die Abbildung im Simulationsmodell wurden Parallelstationen jedoch nicht mit a und b usw. bezeichnet, sondern fortlaufend nummeriert. Aus diesem Grund finden sich im abgebildeten Montagenetzwerk des Simulationsmodell in Abbildung 4.29 die Prozessmodule 1 bis 50. Während die Anordnung der Stationen im Ma- trixlayout noch immer erkennbar ist, sind die Pfade der Fahrzeugtypen optisch nicht hervorge- hoben sondern wurden in Methoden hinterlegt. Links ist in der Abbildung das Karosserielager zu sehen, von dem aus die Karossen auf Montagegestelle, die Montage- und Logistik-Groß- FTF verladen werden. Zum Ende der Montage lädt das Montage- und Logistik-Groß-FTF das fertig montierte Fahrzeug ab und steht für die nächste Karosse zur Verfügung. 162 Abbildung 4.29: Übersicht des Montagenetzwerks im Simulationsmodell der Matrixmontage 163 4.9.3 Randbedingungen Für die Simulation der Montage im Matrixlayout gelten die Randbedingungen aus der Türen- vormontage, die auch beim Simulationsmodell der Endmontage zum Einsatz kamen und in Kapitel 4.7.4 beschrieben sind. Zwei Annahmen wurden, nach Diskussion mit Montageex- perten in ARENA2036, an die geänderten Gegebenheiten der Matrixmontage angepasst: • Annahme 2: Die Taktzeit beträgt 90 Sekunden. • Annahme 12: Die Weglänge vom Lager zu den Montagestationen beträgt im Durch- schnitt 60 m.712 4.9.4 Auftragserstellung, Bauteilbenennung und Konzeptauswahl Für die Simulationsläufe wird auf die beschriebenen drei Produktionspfade (schwarz, rot und blau), siehe Abbildung 4.28 und den zu zugehörigen Beschreibungstext im Kapitel 4.9.1, zu- rückgegriffen. Die Zuteilung der Produktionsdaten, die auch in der Endmontage verwendet wurden, zu den Produktionspfaden erfolgt per Gleichverteilung zu Beginn des Simulations- laufs. Das Ergebnis ist die Auftragsliste, die aus allen Bauteilen besteht, die an den betref- fenden Prozessmodulen am Fahrzeug zu montieren sind. Eine ausgefüllte Konzepttabelle zur beispielhaften Darstellung der Verteilung der Logistik- konzepte ist Tabelle 21 im Anhang A.6 für vier Simulationsläufe zu entnehmen. Die Kon- zepttabelle stellt beispielhaft dar, welches Logistikkonzepte welches Prozessmodul je nach Szenario mit Bauteilen versorgt. Weitere Erläuterungen zu den Verteilungen der jeweiligen Szenarien erfolgen in Kapitel 4.9.6. 4.9.5 Untersuchungsgegenstände Die Untersuchungsgegenstände der Simulationsstudie einer Montage im Matrixlayout sind die nachfolgenden zwei Punkte: 1. Beweis der Funktionalität der neuartigen Logistikkonzepte inklusive Gitterbox-Konzept zum Erreichen der theoretisch vorgegebenen Menge an produzierten Fahrzeugen. 2. Bestimmung der für die Umsetzung benötigten Betriebsmittel (Einzel-FTF inkl. Ge- stell, Unterfahr-FTF, Riegelgestelle, Flurförderzeuge für die Gitterboxen, Warenkorb- FTF und Warenkorb-Gestelle) zur Vergleichbarkeit der Szenarien. 712 Die längere Strecke ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass innenliegende Stationen des Matrixlayouts nicht über gerade Strecken, wie bei der Linienmontage, sondern nur über eine eckige Fahrstrecke ange- steuert werden können. 164 Die folgende Tabelle 15 fasst die laut Daten erreichbaren theoretischen Ergebnisse der Mon- tage im Matrixlayout zusammen. Tabelle 15: Theoretischer Durchsatz der Matrixmontage Stationen 50 Taktzeit 90 s Stunden pro Schicht 7,5 h theoretischer Durchsatz pro Schicht 300 Fahrzeuge theoretischer Durchsatz am Produktionstag 600 Fahrzeuge 4.9.6 Durchführung der Simulationsläufe Ähnlich wie bei der Simulationsstudie der Türenvor- und Endmontage wurden die Simula- tionsläufe der Montage im Matrixlayout mit vier Szenarien, siehe weitere Erläuterungen in Kapitel 4.2, durchgeführt. Diese Szenarien dienen dazu, die neuartigen Logistikkonzepte (Riegelkonzept, Einzel-FTF- und Warenkorb-Konzept) und das Gitterbox-Konzept jeweils mit kleineren oder größeren Anteilen am gesamten Materialfluss und weiterhin als Materi- alzuführung für unterschiedliche Prozessmodule zu simulieren. Diese Szenarien sind in der Tabelle 16 aufgeführt und werden nachfolgend beschrieben. Die prozentualen Verteilungen der vier Logistikkonzepte (Riegelkonzept, Einzel-FTF-, Warenkorb- und Gitterbox-Konzept) in den untersuchten Szenarien ist identisch mit den Verteilungen der Endmontage. Dies soll dazu beitragen, die Vergleichbarkeit der Simulationsergebnisse von End- und Matrixmonta- ge zu ermöglichen und Aussagen über die jeweiligen Vor- und Nachteile der beiden Mon- tagemodelle treffen zu können. Das Szenario 1 bedeutet, dass 36 % der Prozessmodule mit dem Einzel-FTF-Konzept versorgt werden und 64 % der Prozessmodule mit dem Riegel- konzept. Im Szenario 2 kommt hingegen das Riegelkonzept bei 50 % der Prozessmodule zum Einsatz, das Warenkorbkonzept bei 20 % und das Gitterbox-Konzept bei den restlichen 30 %. Das Szenario 3 nutzt alle drei neuartigen Logistikkonzepte, indem 14 % der Prozess- module mit dem Einzel-FTF-Konzept versorgt werden, 50 % mit dem Riegelkonzept, 20 % mit dem Warenkorb-Konzept und die restlichen 16 % mit dem Gitterbox-Konzept. Abschlie- ßend findet sich im Szenario 4 eine 70 % zu 30 % Verteilung zwischen Riegelkonzept und Gitterbox-Konzept. Die Ergebnisse der Simulationsläufe und folglich auch die Auswertung basiert auf diesen Verteilungen. Tabelle 16: Untersuchungsszenarien in der Simulationsstudie der Matrixmontage Szenario 1 Szenario 2 Szenario 3 Szenario 4 Einzel-FTF-Konzept 36 % - 14 % - Riegelkonzept 64 % 50 % 50 % 70 % Warenkorb-Konzept - 20 % 20 % - Gitterbox-Konzept - 30 % 16 % 30 % 165 In der Abbildung 4.30 ist die Verteilung der Konzepte auf die Prozessmodule in Form von Absolutwerten und zusätzlich graphisch dargestellt. In Szenario 1 werden folglich 18 Pro- zessmodule mittels Einzel-FTF-Konzept und 32 Prozessmodule mittels Riegelkonzept belie- fert. In Szenario 2 werden 25 Prozessmodule mittels Riegelkonzept, 10 mittels Warenkorb- Konzept und 15 mittels Gitterbox-Konzept beliefert. In Szenario 3 werden 7 Prozessmo- dule mittels Einzel-FTF-Konzept, 25 Montagestationen mittels Riegelkonzept, 10 mittels Warenkorb-Konzept und 8 mittels Gitterbox-Konzept beliefert. Im letzten Szenario, dem Sze- nario 4, werden 35 Prozessmodule mittels Riegelkonzept und 15 mittels Gitterbox-Konzept beliefert. Abbildung 4.30: Belieferte Konzepte je Station bei den Szenarien der Matrixmontage 4.9.7 Ergebnisse und Auswertung Die Simulationsstudie der Montage in Matrixlayout liefert als Ergebnis für alle 4 Szenarien eine Produktionsmenge von 300 montierten Fahrzeugen pro Schicht, d. h. 600 produzierte Fahrzeuge je Tag, siehe untersten zwei Zeilen in Tabelle 17. Das Erreichen dieser theo- retischen Produktionszahl, siehe Tabelle 15, beweist, dass die notwendigen Materialbewe- gungen stattgefunden haben und die Prozessmodule mit den passenden Bauteilen belie- fert wurden. Hierdurch ist die Funktionalität der drei neuartigen Logistikkonzepte (Riegelkon- zept, Einzel-FTF- und Warenkorb-Konzept), unter Verwendung des Gitterbox-Konzepts für die Szenarien 2 - 4, deutlich gezeigt worden. Weiterhin konnten in der Simulationsstudie der Montage in Matrixform die Anzahl der not- 166 wendigen Betriebsmittel für die Produktionslogistik ermittelt werden, siehe Auflistung in Ta- belle 17.713 Je nach Szenario werden hierfür wieder unterschiedliche Anzahlen an Betriebs- mitteln benötigt. Im Szenario 1 werden 19 Einzel-FTF, 3 Unterfahr-FTF und 62 Riegelgestel- le benötigt. Dies sind ca. 5,5 % mehr Einzel-FTF, dreimal so viele Unterfahr-FTF und ca. 8,7 % mehr Riegelgestelle als bei der Simulationsstudie der Endmontage, siehe Tabelle 14. Für den Einsatz des Szenarios 2 müssen 3 Unterfahr-FTF, 46 Riegelgestelle, 2 Gitterbox- Flurförderzeuge, 10 Warenkorb-FTF und 11 Warenkorb-Gestelle vorhanden sein. Dies ent- spricht dreimal so vielen Unterfahr-FTF, ca. 9,5 % mehr Riegelgestellen, doppelt so vielen Gitterbox-Flurförderzeuge und gleich vielen Warenkorb-FTF sowie Warenkorb-Gestelle, wie bei der Simulation der Endmontage in Linienform. Im Szenario 3 kommen 7 Einzel-FTF, 3 Unterfahr-FTF, 46 Riegelgestelle, 1 Gitterbox-Flurförderzeug, 10 Warenkorb-FTF und 10 Warenkorb-Gestelle zumEinsatz. Im Vergleich zur Endmontage in Linienform sind die Anzah- len der Warenkorb-FTF und Warenkorb-Gestelle wieder gleich geblieben, Anzahl der Einzel- FTF auch aber es werden dreimal so viele Unterfahr-FTF und ca. 9,5 % mehr Riegelgestelle benötigt. Das letzte Szenario, Szenario 4, kann mit drei Unterfahr-FTF, 64 Riegelgestellen und zwei Gitterbox-Flurförderzeugen betrieben werden. Im Gegensatz zur Endmontage in Li- nienform sind dies dreimal so viele Unterfahr-FTF, ca. 3,2 %mehr Riegelgestelle und doppelt so viele Gitterbox-Flurförderzeuge. Ebenso wie bei der Simulationsstudie der Türenvor- und der Endmontage erfolgt hier der Hinweis, dass Notfallkonzepte für die eingesetzten Betriebs- mittel, insbesondere die FTF, vorhanden sein müssen. Nur dann können die gewünschten Verfügbarkeiten der neuartigen Logistikkonzepte, auf Basis der heutigen technischen Mög- lichkeiten, erreicht werden. Tabelle 17: Auswertung der benötigten Betriebsmittel für den Materialfluss in der Matrixmontage Szenario 1 Szenario 2 Szenario 3 Szenario 4 Einzel-FTF 19 - 7 - Unterfahr-FTF 3 3 3 3 Riegelgestelle 62 46 46 64 Gitterbox-Flurförderzeuge - 2 1 2 Warenkorb-FTF - 10 10 - Warenkorb-Gestelle - 11 11 - gefertigte Fahrzeuge je Schicht 300 300 300 300 gefertigte Fahrzeuge je Produktionstag 600 600 600 600 Zusammenfassend ist erkennbar, dass für die ordnungsgemäße Materialbelieferung der Montage in Matrixlayout mehr Betriebsmittel benötigt werden, als in der Simulation der End- montage in Linienform. Dies ist auf drei Gründe zurückzuführen. Erstens kommen in der Mon- 713 Die Ermittlung der benötigten Betriebsmittel hat, wie bei den anderen beiden Simulationsstudien, an den Einspeisepunkten stattgefunden und soll der einfacheren Vergleichbarkeit der Szenarien untereinander die- nen. 167 tage im Matrixlayout sehr flexible Produktionspfade zum Einsatz und während der Produkti- on überholen sich Fahrzeuge gegenseitig, siehe die Erläuterungen in Kapitel 4.9.1. Zweitens sind aufgrund des Matrixlayouts die angenommen Hin- und Rückfahrwege zwischen Lager und Prozessmodul länger als zwischen Lager und Montagestation bei der Endmontage in Linienform, siehe Kapitel 4.9.3. Drittens sind beim Riegelkonzept für jede Parallelstationen Riegelgestelle bereitzustellen, was jedoch die Montageflexibilität massiv erhöht, da ein auf- zubauendes Fahrzeug entweder an der einen oder an der anderen Station bearbeitet werden kann.714 4.10 Verifikation und Validierung Im Rahmen der Ausarbeitung der dargestellten Simulationsstudien der Türenvor-, End- und Matrixmontage wurde parallel jeweils die Verifikation und Validierung durchgeführt. Dabei kamen als Techniken sowohl Begutachtung715 als auch Schreibtischtest716 und Grenzwert- test717 zumEinsatz. Darüber hinaus wurden die erstellenModell mit Hilfe der Prüfungsmetho- de Animation718 jeweils in Bezug auf die Logik der umgesetzten Vorgänge geprüft. Die Dar- stellung der aufzubauenden Türen und Fahrzeuge in den Modellen hat die visuelle Kontrolle dabei erleichtert. Während der Modellerstellung sind mithilfe der Techniken zwei Fehler bei der Abbildung der Fahrzeugvarianten und Fahrweglänge identifiziert worden, die anschlie- ßend direkt behoben wurden. Das Fazit der Validierung und Verifikation der finalen Simula- tionsmodelle, die anschließend auch für die Simulationsläufe zum Einsatz kamen, war bei allen durchgeführten Tests positiv. 714 Die in der Simulation angenommene Montage im Matrixlayout ist nur eine grobe Vorgabe, die tatsächliche Auslastung der Montagemitarbeiter an den einzelnen Prozessmodulen sowie der Einsatz von Montage- teams ist Aufgabe von Untersuchungen und Simulationen von Montageexperten. Wie diese Ergebnisse und damit die Anzahl der benötigten Prozessschritte bei einer Montage im Matrixlayout aussehen, kann an dieser Stelle zum heutigen Zeitpunkt nicht hinreichend genau abgeschätzt werden. Deshalb wurde in den Simulationen die Anzahl der Montage- und Logistik-Groß-FTF, die für die Montageaufgaben notwendig sind, auch nicht spezifisch analysiert. 715 Bei der Methode der Begutachtung analysieren Vertreter der Auftraggeber- und Auftragnehmerseite ge- meinsam das erstellte Simulationsmodell. (Vgl. Rabe u. a. (2008), S. 97) Im Rahmen dieser Arbeit erfolgte die Anwendung der Begutachtung sowohl von Kollegen am IFT als auch durch Teilnehmer des Logistikar- beitskreises in ARENA2036. 716 Der Schreibtischtest ist eine Untersuchungsmethode im Rahmen der Verifikation und Validierung bei der das Simulationsmodell in Bezug auf Korrektheit, Vollständigkeit, Konsistenz und Eindeutigkeit untersucht wird. Das Simulationsmodell wird dazu in möglichst kleine Bestandteile aufgeteilt, die anschließen jeweils visuell mit den vorhandenen Abhängigkeiten dargestellt werden. Diese Abhängigkeiten werden individuell überprüft und erst nach erfolgreicher Prüfung aller Abhängigkeiten ist der Schreibtischtest bestanden. (Vgl. Rabe u. a. (2008), S. 102 nach Balci (1998), S. 356). 717 Beim Grenzwerttest werden extreme Parameter oder Daten im Simulationsmodell verwendet, um zu sehen, wie dasModell reagiert. (Vgl. Rabe u. a. (2008), S. 100 f.) Beispielsweise wurde nur ein Fahrzeug pro Schicht gebaut oder versucht mehrere hundert Bauteile durch ein Logistikkonzept in kurzer Zeit bereitzustellen. 718 Animation beschreibt die visuelle Darstellung der Abläufe während der Simulation, insbesondere zur Prä- sentation gegenüber Personengruppen wie Managern, die geringere Fachkenntnisse über die Simulations- modelle mitbringen. (Vgl. Law und Kelton (1991), S. 241). 168 4.11 Diskussion der Ergebnisse Die drei durchgeführten Simulationsstudien mit den zugehörigen Simulationsmodellen einer Türenvor-, End- und Matrixmontage wurden nach bestem Wissen erstellt und unter Einbe- ziehung von Experten in ARENA2036 sowie die Vorstellung auf unterschiedlichen Veranstal- tungen, z. B. Seminaren des IFT und Kongressen, zur Diskussion gestellt. Anmerkungen und Vorschläge wurden aufgegriffen und umgesetzt oder, wenn nicht zielführend oder re- levant für den Kontext, zurückgewiesen. Den Ergebnissen der Simulationsstudien wurden entweder reale Produktionsdaten (Türenvor- und Endmontage) oder theoretische Produkti- onsmengen (Matrixmontage) gegenübergestellt. Der Beweis für eine Umsetzbarkeit der Kon- zepte ist hiermit erbracht worden, siehe hierzu die Abschnitte Ergebnisse und Auswertung der drei Simulationsstudien. Bevor die vorgestellten Ergebnisse der benötigten Anzahlen von Betriebsmitteln in reale Produktionsumgebungen übertragen werden können, müssen für jede andersartige Produktionsumgebung als die vorgestellte aber auch beim Vorliegen anderer Produktionsmengen neue Simulationsläufe durchgeführt werden, um die Anzahl der notwendigen Betriebsmittel zu bestimmen. In Bezug auf die Anzahl der benötigten Betriebsmittel der Simulationsstudien der End- und Matrixmontage ist erkennbar, dass im Vergleich zur Endmontage mit hintereinander auf- gereihten Montagestationen, die Materialversorgung der Matrixmontage teilweise mehr Be- triebsmittel benötigt. Dies ist anhand von drei Gründen (individuelle Produktionspfade, Länge der Fahrwege und doppelte Anlagen für das Riegelkonzept da Parallelstationen) zu erklären, die auch in Kapitel 4.9.7 aufgeführt sind. Besonders die individuellen Produktionspfade und das Vorhandensein von Parallelanlagen sind jedoch wertvolle Eigenschaften der Matrixmon- tage in Bezug auf Wandlungsfähigkeit und Flexibilität der Automobilproduktion. Aus logisti- scher Sicht liefert der Aufbau und Betrieb einer Montage in Matrix- oder Schachbrettlayout sowohl Vorteile (kürzere Anfahrstrecken) als auch Nachteile (höherer Steuerungsaufwand, da ein aufzubauendes Fahrzeug nicht von vorne nach hinten durch die Linie fährt). Aus Sicht der Produktion und gerade in Bezug auf heutige Anforderungen hinsichtlich Wandlungsfä- higkeit und Flexibilität des Produktionssystems sind jedoch wesentliche Vorteile vorhanden. Denn eine Matrixmontage ermöglicht wirtschaftlichere Montageergebnisse, da Problemstel- lungen heutiger Montagen wie z. B. Mitarbeiterauslastung, Taktzeitspreizung oder Betriebs- mittelauslastung, um nur ein paar Ansatzpunkte zu nennen, berücksichtigt werden können. Insbesondere die Reduktion des Aufwands für die Montageplaner, da nicht mehr alle Fahr- zeuge alle Stationen ansteuern und durchlaufen müssen und die Einplanung der Montage- mitarbeiter mit weniger Regeln auskommt, bringt wesentliche Vorteile für die Produktion des Premiumherstellers mit sich. Grundsätzlich muss der Einsatz von FTF-basierten Konzepten genauer geplant werden als dies bei manuellen Logistikkonzepten der Fall ist. Doch die erhöhte Flexibilität und erreichba- re Gleichmäßigkeit der Materialbelieferung steht den Installations- und Planungskosten für die FTS, nach Meinung des Autors dieser Arbeit, schon nach kurzer Zeit deutlich gegenüber. 169 4.12 Fazit der Simulationsstudien In diesem Kapitel wurde anhand von drei Simulationsstudien (Türenvor,- End- und Matrix- montage) gezeigt, dass die in dieser Arbeit entwickelten, neuartigen Logistikkonzepte, al- so Riegelkonzept, Einzel-FTF- und Warenkorb-Konzept, die in Kapitel 3 vorgestellt wurden, unter Verwendung des Gitterbox-Konzepts für großvolumige Bauteile, sowohl für heutige Montagesysteme mit Band bzw. in Linienform als auch für zukünftige Montagesysteme in Matrixlayout mit dem Montage- und Logistik-Groß-FTF zum Transport der Fahrzeuge um- setzbar sind. Der Beweis der Umsetzbarkeit wurde jeweils über eine Gegenüberstellung der Simulationsergebnisse mit den Produktionsmengen pro Schicht bzw. pro Tag im Vergleich zur bisherigen Bandmontage erbracht. Während bei der Türenvor- und Endmontage direk- te Vergleiche mit den vorhandenen Produktionsdaten gezogen werden konnten, wurde für die Matrixmontage eine theoretische Durchsatzmenge bestimmt, die dann mit den Simulati- onsergebnissen verglichen wurden. Das Ziel der Validierung der drei neuartigen Logistikkon- zepte wurde durch die Simulationen folglich erreicht. Zusätzlich konnte bei der Simulations- studie der Türenvormontage dargelegt werden, dass die neuartigen Logistikkonzepte, auch bei Störfällen, die Materialbelieferung der Montagestationen mit den korrekten Materialien gewährleisten können. Zusätzlich wurde in diesem Kapitel die Erfüllung der drei Thesen aus Kapitel 1.4 untersucht. Die These 1, dass die neuartigen Logistikkonzepte flexible Anpassungen der Produktions- reihenfolge ermöglichen, wurde insbesondere durch die Simulation des Störfalls und darauf folgender Türentnahme bei der Simulation der Türenvormontage gezeigt. Der passende Ma- terialfluss zu den Montagestationen konnte mit den neuartigen Logistikkonzepten auch nach dem Ausschleusen einer Tür und dem nachfolgenden Einschleusen einer Ersatztür aufrecht erhalten werden. Die These 2, welche angibt, dass die Logistikkonzepte wandlungsfähig sind in Bezug auf die Anordnung der Montagestationen wird durch zwei Punkte erfüllt. Einerseits kommen die drei neuartigen Logistikkonzepte ohne feste Aufbauten am Materialstreifen719 aus. Zweitens wurde im Simulationsmodell der Matrixmontage anhand der vier Szenarien gezeigt, dass die Logistikkonzepte jeweils andere Stationen beliefern können. Die neuarti- gen Konzepte sind also nicht an eine Montagestation und spezifische Materialbedarfe sowie Materialeigenschaften (z. B. Verbauquote oder Varianz) gebunden, sondern lassen sich, ins- besondere für Materialtransport und -bereitstellung im KLT, vielseitig einsetzen. Die These 3: Sicherstellung des notwendigen Materialflusses, war der wesentliche Untersuchungspunkt dieses Kapitels. In allen drei Simulationsstudien (Türenvor-, End- und Matrixmontage) konn- te, unter Zugrundelegung des Vorhandenseins der notwendigen Betriebsmittel, eine Sicher- stellung des Materialflusses erreicht werden. Während bei der Türenvor- und Endmontage reale Produktionsdaten zum Vergleich der Produktionsmenge zur Verfügung standen, wur- den bei der Matrixmontage theoretische Ausbringungsmengen mit den Simulationsergebnis- sen verglichen. 719 Zur Erläuterung des Materialstreifens siehe 64. 170 Dabei wurden die in diesem Kapitel vorgestellten Simulationsmodelle nach bestem Wissen und in möglichst großer Übereinstimmung mit der Realität aufgebaut. Zusätzlich wurden die in der Simulation eingesetzten Daten direkt von einem Automobilhersteller bezogen und stellen die Situation einer Vormontagelinie, einer Endmontagelinie und einer gedachten Ma- trixmontage dar. Die Modellierung der Matrixmontage erfolgte auf Basis von aktuellen Über- legungen aus dem Projekt ARENA2036. Durch den direkten Bezug liegt eine hohe Güte der Daten vor und es kann eine Übertragbarkeit der Simulationsergebnisse auf dieses Werk angenommen werden. Für andere Produktionswerke mit den jeweils eigenen, technischen Besonderheiten sollten vor einer Zustimmung der Übertragbarkeit eigene Simulationsläufe mit vorhandenemDatenmaterial durchgeführt werden. Zwar wird in den unterschiedlichen Si- mulationen ermittelt, welche Betriebsmittel für die Materialzuführung mit den jeweiligen Kon- zepten notwendig wäre und die Simulationsergebnisse der drei Simulationsstudien wurden zusätzlich in der Logistikarbeitsgruppe in ARENA2036 vorgestellt und diskutiert. Dort war das Resultat der Diskussionen, dass die als Ergebnis erzielten Anzahlen von Betriebsmitteln im Rahmen der heute zum Einsatz kommendenWerte liegen. Ein Vergleich mit den real vorhan- denen Betriebsmitteln in einem bestimmten Produktionswerk konnte jedoch nicht stattfinden. Diese Aufgabe ist im Rahmen der vorliegenden Dissertation an einem Universitätsinstitut, insbesondere wegen Geheimhaltungsgründen der Premiumhersteller, nicht umsetzbar ge- wesen. Diese Aufgabe sieht der Ersteller dieser Arbeit eher im Verantwortlichkeitsgebiet der jeweiligen (Logistik-)Planer in den Werken. Zusätzlich zu den hier vorgestellten Simulationsstudien der Türenvor,- End- undMatrixmonta- gewurde jedes der neuartigen Logistikkonzepte (Riegelkonzept, Einzel-FTF- undWarenkorb- Konzept) auch jeweils einzeln für sich simuliert. Beispielsweise wurde ein Modell zur Mate- rialbereitstellung ausschließlich per Riegelkonzept erstellt, mit Daten simuliert und bewertet. Ebenso wurde für das Einzel-FTF und das Warenkorb-Konzept ein solches Simulationsmo- dell aufgebaut, simuliert und analysiert. Da im Rahmen der Projekttreffen in der Logistikar- beitsgruppe in ARENA2036 festgestellt wurde, dass eine Kombination von unterschiedlichen Konzepten für die Materialbereitstellung optimalere Ergebnisse liefert, wurden diese einzel- nen Simulationsstudien je Logistikkonzept in dieser Arbeit nicht vorgestellt. 171 5 Fazit und Ausblick Zu Beginn dieser Arbeit wurden die fünf Herausforderungen der deutschen Premiumherstel- ler ausgearbeitet und darauf aufbauend drei Thesen für zukunftsgerichtete Logistikkonzepte aufgestellt. Daran schließt sich eine Beschreibung der heutigen Automobilproduktion inklu- sive der dazu eingesetzten Logistikkonzepte und zugehörigen Betriebsmittel an. Mit dem Wissen zu aktuellen Konzepten und deren Möglichkeiten sowie Nachteilen begann die Aus- arbeitung von neuen Logistikkonzepten in der ARENA2036 Logistikarbeitsgruppe. Für den Kontext einer sich verändernden Automobilproduktion mit den daraus entstehenden Her- ausforderungen für die deutschen Premiumhersteller konnten zehn neue Logistikkonzepte erarbeitet werden. Anhand von Analysen wurden drei der neuartigen Logistikkonzepte, na- mentlich das Riegelkonzept, das Einzel-FTF- und dasWarenkorb-Konzept als besonders ge- eignete Ansätze für die Herausforderungen ausgewählt und weiter detailliert. Im Anschluss an die Detaillierung wurden die drei neuartigen Logistikkonzepte anhand von drei Simulati- onsstudien (Türenvor,- End- und Matrixmontage) in Bezug auf Funktionalität und Umsetzbar- keit untersucht. Dabei wurde bei den Simulationsstudien und den verwendeten vier Szena- rien der geforderte Materialfluss erreicht. Bei Szenario 2-4 unter Einbindung des Gitterbox- Konzepts für großvolumige Bauteile. Der Beweis über den Materialfluss konnte bei den Si- mulationsstudien durch das Erreichen der vorgegebenen Produktionsmenge bewiesen wer- den. Als Vergleichswerte für den Materialfluss in den Simulationsstudien der Türenvor- und Endmontage standen reale Produktionsdaten zur Verfügung. Da für die Simulationsstudie der Matrixmontage keine realen Produktionsdaten herangezogen werden konnten, wurden stattdessen theoretische Produktionsmengen auf Basis eines theoretischen Produktionspro- gramms ermittelt. Das Ergebnis der drei Simulationsstudien lautet, dass die neuartigen Logis- tikkonzepte, unter Annahme einer gewissen Zahl an Flurförderfahrzeugen, den geforderten Materialfluss erreichen. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass die Materialbereitstellung und insbeson- dere die Sequenzierung beim Riegelkonzept örtlich und zeitlich direkt am Verbauort stattfin- den. Aufgrund der kurzfristigen Auslagerungsmöglichkeit erfolgt die Materialbereitstellung beim Riegelkonzept nicht mehr JIS sondern JIRT. Grund hierfür ist, dass das Riegelkon- zept zu jeder Zeit die Flexibilität bietet einen der Ladungsträger mit dem darin befindlichen Material auszulagern und bereitzustellen. Die zu Beginn der Arbeit in Kapitel 1.4 aufgestellten Thesen720 wurden anhand der Simula- tionsstudien bewiesen, siehe weiterführende Erklärungen hierzu in Kapitel 4.12. Weiterhin kann abschließend die Aussage formuliert werden, dass die drei neuartigen Logisitkkonzepte gezielte Lösungsmöglichkeiten für die fünf Herausforderungen der Premiumhersteller liefern, 720 These 1 beschreibt, dass die neuartigen Logistikkonzepte flexibel auf Änderungen der Produktionsreihen- folge reagieren können. These 2 setzt voraus, dass die neuartigen Logistikkonzepte wandelbar sind und These 3 setzt die Sicherstellung des notwendigen Materialflusses durch die neuartigen Logistikkonzepte voraus. 172 da die Thesen auf Basis der Herausforderungen formuliert wurden. Dies wirft jedoch die Frage auf, welches Logistikkonzept aus kostentechnischer Sicht be- sonders für die Anlieferung eines Montageteils geeignet ist. Deshalb muss in folgenden For- schungsarbeiten das in Kapitel 3.9 grob beschriebene Auswahlwerkzeug zur Bestimmung des optimalen Logistikkonzepts weiter vorangetrieben werden. Die grundsätzliche, methodi- sche Vorgehensweise bei diesem Auswahlwerkzeug wurde im Jahr 2015 als Patent ange- meldet.721 Erst im Anschluss an den finalen Aufbau der Prototypen der neuartigen förder-, lager- und handhabungstechnischen Geräte (z. B. des Riegelkonzepts oder des Montage- und Logistik-Groß-FTF) können erste Business-Casesmit demAuswahlwerkzeug gerechnet werden.Wenn im Rahmen der weiteren Forschung das Auswahlwerkzeug weiterentwickelt wird, können Anwendungsszenarien für die neuartigen Logistikkonzepte anhand von Ver- gleichsrechnungen vorab validiert werden. Aufbauend darauf sind nachvollziehbare Aussa- gen über die wirtschaftliche Einsetzbarkeit der neuartigen Konzepte möglich, anhand dessen der Weg der Konzepte in die Praxis wesentlich unterstützt wird. Dem Autor dieser Dissertation ist klar, dass der erfolgreiche Einsatz der drei neuartigen Logistikkonzepte in der Praxis von vielen unterschiedlichen Faktoren abhängen wird. Dem- entsprechend müssen die in dieser Arbeit beschriebenen Neuerungen für die Automobil- produktionslogistik in ersten Umsetzungen die Akzeptanz der Verantwortlichen erreichen. Beispielsweise müssen beteiligte Mitarbeiter so früh wie möglich in den Einführungsprozess eingebunden werden, um Hürden abzubauen und Zurückweisung der neuen Betriebsmit- tel zu verhindern. Voraussichtlich werden bestimmte Bausteine oder Konzepte dieser Arbeit in naher Zukunft erst in kleinen Stufen umgesetzt, um die Mitarbeiter in den betreffenden Bereichen mit den neuen Logistikkonzepten vertraut zu machen. Gleichzeitig ist, aufgrund der Analyse der Ist-Situation, deutlich erkennbar, dass ein stures Beibehalten der aktuel- len Logistikkonzepte zu immer weiteren Kostensteigerungen in der Automobilproduktions- logistik speziell im Premiumsektor führen wird.722 Insbesondere, wenn der aktuell stattfin- dende Anstieg an Varianten weiter anhält. Obwohl die jetzigen Logistikkonzepte sehr weit ausgereift sind und beispielsweise für einige Automobilhersteller im „Niedrigpreissegment“ mit kleiner Varianz auch einige Jahre lang vermutlich noch weiter geeignet sind, gilt, gerade für die in Deutschland ansässigen Hersteller von Premiumfahrzeugen mit ihren vielfältigen Ausstattungsvarianten und der immer weiter steigenden Typenvielfalt der Fahrzeuge, die Konzeption und Implementierung von neuartigen Logistikkonzepten als notwendiger Schritt für eine erfolgreiche Unternehmenszukunft. Hierzu sollte auch das in ARENA2036 aufge- stellte Produktionskonzept der Matrixmontage mit einbezogen werden, um ein höheres Maß an Flexibilität und Wandelbarkeit zu erreichen. Damit verbunden ist die Möglichkeit, besser auf Absatzschwankungen oder Krisen (wie beispielsweise in den Jahren 2008 - 2009, mit Bestelleinbrüchen von 30-40 %) reagieren zu können, weil die Fertigungsvorgaben für un- terschiedliche Fahrzeuge mit nahezu beliebigen Varianten einstellbar, variabel und flexibel 721 Aktenzeichen des Patents beim DPMA: DE102015013040A1 722 Vgl. Rinza und Boppert (2007), S. 19. 173 sind. Zusammenfassend liefern die neu entwickelten Konzepte erste Ansätze für Veränderungen in der Produktionslogistik für variantenreiche Montagewerke. Dabei ist es wichtig, sich die weitere Entwicklung der Produktvielfalt deutlich zu machen und zu erkennen, dass die bis- herigen, häufig Kanban-basierten Logistikkonzepte zeitnah an Grenzen stoßen oder diese schon erreicht haben. Werden weitere Steigerungen für die Variantenzahl der zu fertigen- den Produkte, insbesondere in Richtung Stückzahl 1, angenommen, dann müssen hierfür neuartige Logistikkonzepte zum Einsatz kommen. Abschließend sollen zum Matrixkonzept noch einige Punkte diskutiert werden. Durch die Möglichkeit mit dem Konzept der Matrixmontage in einem neuartigen Montagewerk unter- schiedliche Fahrzeugtypen zu produzieren, kann insgesamt eine höhere Auslastung der Montage erreicht werden. Für die Umsetzung dieses neuen Montagekonzepts muss jedoch noch weitere Forschung, insbesondere auf Seiten der Montage, unternommen werden. Hier- zu gehören auch Untersuchungen zum Konzept der mitfahrenden Werker auf dem Montage- und Logistik-Groß-FTF stattfinden. Die darauf aufbauende Umgestaltung in der Automobil- produktionslogistik wird, insbesondere in Bezug auf bestehende Produktionswerke, ein ar- beitsintensiver Prozess werden. Dabei müssen einige Konzepte nach ausführlicher Unter- suchung sicher auch wieder verworfen oder abgeändert werden. Zudem bietet das Konzept der Matrixmontage unter Verwendung der neuartigen Logistikkonzepte und des Montage- und Logistik-Groß-FTF sowie der notwendigen Betriebsmittel Unterfahr-FTF, Mini-RBG und Riegelgestell, Warenkorb-Gestell sowie Einzel-FTF-Gestell, theoretisch die Möglichkeit, die Montage von mehreren Typen von Fahrzeugmodellen in einer Montagefabrik (ohne Band) durchzuführen. Die Umgestaltung der Produktionslogistik kann dabei für andere Branchen eine wichtige Vorreiterrolle spielen. Ob die Forschungsaktivitäten im Projekt ARENA2036 für die Auto- mobilindustrie in allen Aspekten in die Richtung zielen, wird sich in einigen Jahren zeigen. Innovationen und effiziente Abläufe, die im Projekt entwickelt werden, lassen sich aber si- cherlich auch losgelöst auf andere Produktionsumgebungen übertragen und können dort zu erheblichen Optimierungspotentialen führen. Dabei wird eine Anbindung an eine vernetzte Industrie 4.0 für den Erfolg der Umsetzung dieser neuen Konzepte wesentlich sein. Insbe- sondere die Einführung von selbststeuernden Regelkreisen, die nur in Ausnahmefällen das (nachsteuernde) Eingreifen eines Mitarbeiters benötigen, werden effizientere Prozesse in der Automobilproduktionslogistik ermöglichen, siehe dazu die Erläuterungen in Kapitel 3.9. Zentraler Bestandteil sind selbststeuernde logistische Objekte, die in der Lage sind, ihre Ent- scheidungsprozesse weitgehend eigenständig, lediglich auf Basis von Kommunikation mit anderen Objekten, durchzuführen. 174 A Anhang A.1 Tabellen mit KLT-Maßen Im folgenden werden die drei wichtigsten KLT-Reihen R-KLT, RL-KLT und F-KLT mit den Ab- messungen und Aufnahmedaten beschrieben. R-KLT steht für den Redesign-KLT, der eine Weiterentwicklung des C-KLT darstellt. Beim RL-KLT handelt es sich um einen Redesign- light-KLT, der gegenüber dem R-KLT weniger Eigengewicht aber auch weniger Nutzlast lie- fert. F-KLT steht für falt-KLT, dies ist ein faltbarer KLT, der zusammengeklappt werden kann und dadurch im leeren Zustand weniger Platz einnimmt.723 Tabelle 18: VDA R-KLT-System (Quelle: VDA4500) Kurz- bezeichnung Nennmaße (mm) Nutzmaße (mm) Außen- volumen (l) Innen- volumen (l) Gewicht (kg) 3215 300 x 200 x 148 243 x 162 x 129,5 8,7 5,3 0,57 4315 400 x 300 x 148 346 x 265 x 109,5 17,0 10,0 1,29 4322 400 x 300 x 214 346 x 265 x 176,1 25,5 16,2 1,61 4329 400 x 300 x 280 346 x 265 x 242,3 33,0 22,0 1,85 6415 600 x 400 x 148 544 x 364 x 109,5 35,0 22,0 2,10 6422 600 x 400 x 214 544 x 364 x 175,8 51,0 34,9 2,60 6429 600 x 400 x 280 544 x 364 x 242,0 65,0 48,0 2,97 Tabelle 19: VDA RL-KLT-System (Quelle: VDA4500) Kurz- bezeichnung Nennmaße (mm) Nutzmaße (mm) Außen- volumen (l) Innen- volumen (l) Gewicht (kg) 3147 300 x 200 x 148 243 x 162 x 129,5 8,7 5,3 0,57 4147 400 x 300 x 148 345 x 260 x 129,5 17,0 11,8 1,08 4213 400 x 300 x 214 345 x 260 x 196,1 25,5 17,9 1,42 4280 400 x 300 x 280 345 x 260 x 262,3 33,0 24,1 1,70 6147 600 x 400 x 148 544 x 359 x 129,5 35,0 25,0 1,82 6213 600 x 400 x 214 544 x 359 x 195,8 51,0 38,9 2,27 6280 600 x 400 x 280 544 x 359 x 262,0 65,0 51,9 2,67 Tabelle 20: VDA F-KLT-System (Quelle: VDA4500) Kurz- bezeichnung Nennmaße (mm) Nutzmaße (mm) Außen- volumen (l) Innen- volumen (l) Gewicht (kg) 6410 600 x 400 x 280 534 x 357 x 237,4 65,0 46,0 3,40 723 Vgl. VDA 4500 (2006), S. 5 ff. 175 A.2 Weitere Ansicht des Riegelsystems Abbildung A.1: Beladenes Riegelgestell und Unterfahr-FTF (eigene Darstellung) 176 A.3 Detailbeschreibung Kriterien Nutzwertanalyse An dieser Stelle werden die Kriterien zur Durchführung der Nutzwertanalyse detailliert be- schrieben: • Montage- und Logistik-Groß-FTF Fahrweg-Länge:Wie lang ist der Fahrweg desMontage- und Logistik-Groß-FTF? (Je länger, desto schlechter ist die Note.) • Logistik-FTF Fahrweg-Länge: Wie lang ist der oder sind die Fahrwege der Logistik-FTF beim jeweiligen Logistikkonzept? (Je länger, desto schlechter ist die Note.) • Logistik-FTF Fahrweg-Dimension: Welche Dimensionen müssen die Fahrwege für die Logistik-FTF beim jeweiligen Logistikkonzept aufweisen? (Je größer die notwendigen Fahrwege, desto schlechter ist die Note.) • Flächenbedarf in der Montagehalle: Wie viel Fläche wird beim jeweiligen Logistikkon- zept in der Montagehalle benötigt? (Je mehr Fläche benötigt wird, desto schlechter ist die Note.) • Anzahl Handlingsschritte/Umschlagsvorgänge:Wie viele Handlingsschritte gibt es beim jeweiligen Logistikkonzept zwischen Werkstor und Montageort. (Je mehr Handlings- schritte, desto schlechter ist die Note.) • Leichtigkeit Resequenzierung: Wie leicht können schon sequenzierte Materialien beim jeweiligen Logistikkonzept in eine neue Reihenfolge (Sequenz) gebracht also umsor- tiert werden? (Je höher die Aufwände, desto schlechter die Note.) • Bestandsmenge im Werk: Wie hoch müssen für das jeweilige Logistikkonzept die Be- stände imWerk sein, um eine hohe Versorgungssicherheit (z. B. auf Stundenbasis) der Produktion mit Material sicherzustellen? (Je höher die Bestände, desto schlechter die Note.) • Bestandsmenge in der Lieferkette: Wie hoch müssen für das jeweilige Logistikkonzept die Bestände in der Lieferkette (z. B. bei Dienstleistern) sein, um eine hohe Versor- gungssicherheit (z. B. auf Stundenbasis) der Produktion mit Material sicherzustellen? (Je höher die Bestände, desto schlechter die Note.) • Brownfield Umsetzbarkeit: Welcher Aufwand ist für die Umsetzbarkeit des jeweiligen Logistikkonzepts für ein Brownfield-Werk nötig? (Je höher die Aufwände, desto schlech- ter die Note.) • Planungsaufwand Greenfield: Welcher Aufwand ist für die Einplanung des jeweiligen Logistikkonzepts für ein Greenfield-Werk nötig? (Je höher die Aufwände, desto schlech- ter die Note.) 177 • Anzahl benötigter Betriebsmittel: Welche Anzahl von Betriebsmitteln werden für die Realisierung des jeweiligen Logistikkonzepts benötigt? (Je höher die Anzahl, desto schlechter die Note.) • Anschaffungskosten für Betriebsmittel: Wie hoch sind ca. die Anschaffungskosten für die benötigen Betriebsmittel des jeweiligen Logistikkonzepts? (Je höher die Kosten, desto schlechter die Note.) • Anschaffungskosten für Lager (Installationskosten): Wie hoch sind ca. die Anschaf- fungskosten für die benötigen Lager beim jeweiligen Logistikkonzept? (Je höher die Kosten, desto schlechter die Note.) • Variable Kosten für Lager: Wie hoch sind ca. die variablen Kosten für den Betrieb des Lagers oder der Lager beim jeweiligen Logistikkonzept? (Je höher die Kosten, desto schlechter die Note.) • Flächenbedarf für Lager im Werk: Wie hoch sind ca. die Flächenbedarfe für die Lager des jeweiligen Logistikkonzepts im Werk? (Je mehr Flächen benötigt werden, desto schlechter die Note.) • Ausfallwahrscheinlichkeit: Wie hoch ist die Ausfallwahrscheinlichkeit der Betriebsmittel des jeweiligen Logistkkonzepts? (Je höher die Ausfallwahrscheinlichkeit, desto schlech- ter die Note.) • Ausfallfolge: Wie hoch sind die Ausfallfolgen des jeweiligen Logistikkonzepts für die Produktion bzw. Montage? (Je höher die Ausfallfolgen, desto schlechter die Note.) • Wechsel von Automatisierung auf manuellen Betrieb (und zurück) möglich? Ist mit dem jeweiligen Konzept ein kurzfristiger Wechsel von automatisiertem Betrieb auf manuel- len Betrieb und zurück möglich? (Je mehr Aufwand für den Wechsel notwendig ist, desto schlechter die Note.) • Auswirkung Stückzahländerung (Produktionsmenge): Wie groß sind die Auswirkungen von Stückzahländerungen auf das jeweilige Konzept. (Je größer die Auswirkungen, desto schlechter die Note.) • Verwendung bei hoher Stückzahlvarianz: Wie gut ist das jeweilige Konzept für die Ma- terialbereitstellung bei hoher Stückzahlvarianz geeignet. (Je schlechter die Eignung, desto schlechter die Note.) • Eignung Änderung Variantenmix: Wie gut ist das jeweilige Konzept für die Materialbe- reitstellung bei sich änderndem Variantenmix (Beispielhaft die Reduzierung der Pro- duktionsmenge der Variante sport beim Fahrzeugmodell A und Erhöhung der Variante classic) geeignet. (Je schlechter die Eignung, desto schlechter die Note.) 178 • Eignung Model-Mix: Mit wie viel Aufwand kann beim jeweiligen Logistikkonzept eine hohe Varianz unterschiedlicher ausgestatteter Fahrzeuge an einer Station beliefert wer- den? Beispielsweise voll ausgestattete Tür gegenüber einer gering ausgestatteten Tür. (Je höher der Aufwand, desto schlechter die Note.) A.4 Beschreibung der Benutzeroberfläche von Plant Simulation Die Abbildung A.2 stellt die Benutzeroberfläche von Plant Simulation dar. Dabei handelt es sich um ein sogenanntes multiple document interface (MDI), bei dem mehrere Fenster in einem übergeordneten Fenster angezeigt werden. Folgende fünf Bereiche können dabei unterteilt werden, siehe auch die Nummern in der Abbildung: 1. Angabe von Projektname und aktivem Netzwerk, 2. Bausteine aus der Klassenbibliothek, 3. Klassenbibliothek, 4. Netzwerkfenster und 5. Konsole zur Ausgabe von Methodenabläufen. 4 1 3 5 2 Abbildung A.2: Ansicht der Benutzeroberfläche von Plant Simulation (eigene Darstellung) 179 A.5 Bereitstellungsnetzwerke der Endmontage Abbildung A.3: Bereitstellungsnetzwerk des Einzel-FTF-Konzepts im Simulationsmodell der Endmontage Abbildung A.4: Bereitstellungsnetzwerk des Riegelkonzepts im Simulationsmodell der Endmontage 180 Abbildung A.5: Bereitstellungsnetzwerk des Gitterbox-Konzepts im Simulationsmodell der Endmontage Abbildung A.6: Bereitstellungsnetzwerk des Warenkorbkonzepts im Simulationsmodell der Endmontage 181 A.6 Konzeptauswahl bei der Simulation der Matrixmontage Tabelle 21: Ausgewählte Logistikkonzepte für die Simulation der Matrixmontage Szenario 1 Szenario 2 Szenario 3 Szenario 4 Station 1 Einzel-FTF-Konzept Gitterbox-Konzept Gitterbox-Konzept Gitterbox-Konzept Station 2 Einzel-FTF-Konzept Gitterbox-Konzept Gitterbox-Konzept Gitterbox-Konzept Station 3 Einzel-FTF-Konzept Gitterbox-Konzept Gitterbox-Konzept Gitterbox-Konzept Station 4 Einzel-FTF-Konzept Gitterbox-Konzept Gitterbox-Konzept Gitterbox-Konzept Station 5 Riegelkonzept Gitterbox-Konzept Gitterbox-Konzept Gitterbox-Konzept Station 6 Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Station 7 Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Station 8 Riegelkonzept Warenkorb-Konzept Warenkorb-Konzept Riegelkonzept Station 9 Einzel-FTF-Konzept Warenkorb-Konzept Warenkorb-Konzept Riegelkonzept Station 10 Einzel-FTF-Konzept Warenkorb-Konzept Warenkorb-Konzept Riegelkonzept Station 11 Einzel-FTF-Konzept Warenkorb-Konzept Warenkorb-Konzept Riegelkonzept Station 12 Riegelkonzept Warenkorb-Konzept Warenkorb-Konzept Riegelkonzept Station 13 Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Station 14 Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Station 15 Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Station 16 Riegelkonzept Warenkorb-Konzept Warenkorb-Konzept Riegelkonzept Station 17 Einzel-FTF-Konzept Warenkorb-Konzept Warenkorb-Konzept Riegelkonzept Station 18 Einzel-FTF-Konzept Warenkorb-Konzept Warenkorb-Konzept Riegelkonzept Station 19 Einzel-FTF-Konzept Warenkorb-Konzept Warenkorb-Konzept Riegelkonzept Station 20 Riegelkonzept Warenkorb-Konzept Warenkorb-Konzept Riegelkonzept Station 21 Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Station 22 Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Station 23 Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Station 24 Riegelkonzept Gitterbox-Konzept Gitterbox-Konzept Gitterbox-Konzept Station 25 Einzel-FTF-Konzept Gitterbox-Konzept Gitterbox-Konzept Gitterbox-Konzept Station 26 Einzel-FTF-Konzept Gitterbox-Konzept Gitterbox-Konzept Gitterbox-Konzept Station 27 Einzel-FTF-Konzept Gitterbox-Konzept Einzel-FTF-Konzept Gitterbox-Konzept Station 28 Riegelkonzept Gitterbox-Konzept Einzel-FTF-Konzept Gitterbox-Konzept Station 29 Riegelkonzept Gitterbox-Konzept Einzel-FTF-Konzept Gitterbox-Konzept Station 30 Riegelkonzept Gitterbox-Konzept Einzel-FTF-Konzept Gitterbox-Konzept Station 31 Einzel-FTF-Konzept Gitterbox-Konzept Einzel-FTF-Konzept Gitterbox-Konzept Station 32 Einzel-FTF-Konzept Gitterbox-Konzept Einzel-FTF-Konzept Gitterbox-Konzept Station 33 Einzel-FTF-Konzept Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Station 34 Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Station 35 Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Station 36 Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Station 37 Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Station 38 Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Station 39 Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Station 40 Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Station 41 Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Station 42 Einzel-FTF-Konzept Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Station 43 Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Station 44 Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Station 45 Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Station 46 Einzel-FTF-Konzept Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Station 47 Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Station 48 Riegelkonzept Gitterbox-Konzept Einzel-FTF-Konzept Gitterbox-Konzept Station 49 Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Station 50 Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept Riegelkonzept 182 Literatur Abele, E. und G. Reinhart (2011). Zukunft der Produktion: Herausforderungen, Forschungs- felder, Chancen. München: Hanser. Abels, H. (2016). Aufgaben und Funktionen in der Produktionsplanung und -steuerung. URL: http://www.f08.fh-koeln.de/imperia/md/content/personen/professoren/abels_ helmut/downloads/diplom/vorlesung_pps_323_alt_strategien_und_verfahren_ zur_fertigungssteuerung.pdf (besucht am 10. 09. 2016). Adam, D. (1996). Planung und Entscheidung: Modelle - Ziele - Methoden. Wiesbaden: Gab- ler. Ahsen, A. v. (2006). Integriertes Qualitäts- und Umweltmanagement: mehrdimensionale Mo- dellierung und Umsetzung in der deutschen Automobilindustrie. Wiesbaden: Deutscher Universitäts-Verlag. Alford, D., P. Sackett undG. Nelder (2000). “Mass customisation - an automotive perspective”. In: International Journal of Production Economics 65.1, S. 99–110. Althoff, K. (2010). “Das Geheimnis des Flusses”. In: Automotive Agenda 3.3, S. 80–83. Aoki, K., T. Staeblein und T. Tomino (2014). “Monozukuri capability to address product va- riety: A comparison between Japanese and German automotive makers”. In: International Journal of Production Economics 147, S. 373–384. Arbeitsstudien REFA e. V., V. f. (1974). Methodenlehre der Planung und Steuerung. Carl Hanser Verlag. ARENA2036 (2015). ARENA2036. URL: http : / / www . arena2036 . de / images / info _ center/publikationen/Flyer_2015.pdf (besucht am 10. 05. 2017). Arnold, D. (2006a). “Einleitung des Herausgebers”. In: Intralogistik. Springer, S. 1–4. Arnold, D., Hrsg. (2006b). Intralogistik: Potentiale, Perspektiven, Prognosen. VDI-Buch. Ber- lin: Springer. Arnold, D. u. a. (2008). Handbuch Logistik. Bd. 3. Springer. Ashford, J. L. (1989). The management of quality in construction. London: E. & F.N. Spon. Audi AG (2016).Modellübersichten Audi. online. URL: http://www.audi.de/etc/medialib/ ngw/product/special_purpose_vehicles.Par.0218.File.pdf/rlf_audi_datenblaetter. pdf (besucht am 02. 08. 2016). Aurich, J., P. Barbian und C. Wagenknecht (2003). “Prozessmodule zur Gestaltung flexibi- litätsgerechter Produktionssysteme”. In: ZWF Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb 98.5, S. 214–218. Balci, O. (1998). “Verification, validation, and testing”. In: Handbook of simulation. Hrsg. von J. Banks. Bd. 10. John Wiley und Sons, S. 335–393. 183 Bangsow, S. (2008). Fertigungssimulationen mit Plant Simulation und SimTalk. Carl Hanser- Verlag, München. Bangsow, S. (2011). Praxishandbuch Plant Simulation und SimTalk. München: Hanser. Banks, J. (1998). Handbook of simulation: principles, methodology, advances, applications, and practice. New York: Wiley. Bartholdi, J. J. und S. T. Hackman (2011). “Warehouse & distribution science”. In: Atlanta, GA, The Supply Chain and Logistics Institute, School of Industrial and Systems Engineering, Georgia Institute of Technology. Barton, P. und C. Pantelides (1994). “Modeling of combined discrete/continuous processes”. In: AIChE journal 40.6, S. 966–979. Battini, D., N. Boysen und S. Emde (2012). “Just-in-Time supermarkets for part supply in the automobile industry”. In: Journal of Management Control 24.2, S. 209–217. Bauer, N. (2008). “Die Fabrik von heute für das Auto von morgen”. In: Das Beste der Logistik. Springer, S. 257–266. Bauernhansl, T. (2014). “Die Vierte Industrielle Revolution - Der Weg in ein wertschaffendes Produktionsparadigma”. In: Industrie 4.0 in Produktion, Automatisierung und Logistik. Hrsg. von T. Bauernhansl, M. ten Hompel und B. Vogel-Heuser. Wiesbaden: Springer, S. 5–35. Bauernhansl, T. (2017). “Automotive industry without conveyer belt and cycle – research campus ARENA2036”. In: Handbuch Industrie 4.0. Hrsg. von B. Vogel-Heuser, T. Bauern- hansl und M. ten Hompel. Berlin: Springer Vieweg. Baum, H. und W. Delfmann (2010). Strategische Handlungsoptionen der deutschen Auto- mobilindustrie in der Wirtschaftskrise: Sachverständigen-Expertise für das Bundesminis- terium für Wirtschaft und Technologie. Köln: Kölner Wissenschaftsverlag. Baumgarten, H. (2008).Das Beste der Logistik: Innovationen, Strategien, Umsetzungen. Ber- lin: Springer. Bayer, J., T. Collisi und S. Wenzel (2003). Simulation in der Automobilproduktion. Springer. Becker, H. (2006a). High noon in the automotive industry. Berlin: Springer. Becker, H. (2006b). Phänomen Toyota: Erfolgsfaktor Ethik. Berlin: Springer. Becker, H. (2007). Auf Crashkurs: Automobilindustrie im globalen Verdrängungswettbewerb. Springer. Benkenstein, M. (2001). Entscheidungsorientiertes Marketing: eine Einführung. Lehrbuch Gabler. Wiesbaden: Gabler. Benz, M. (2015). „INTELLIGENTEPRODUKTION“ IMMERCEDES-BENZWERKLUDWIGS- FELDE. online. URL: http://blog.mercedes-benz-passion.com/2015/06/intelligente- produktion-im-mercedes-benz-werk-ludwigsfelde/ (besucht am 28. 08. 2016). Bichler, K., R. Krohn und P. Philippi (2010). Gabler Kompaktlexikon Logistik. Springer. 184 Bode, W. und R. Preuß (2004). Intralogistik in der Praxis - Komplettanbieter der Intralogistik. Suhl in Thüringen: Wirtschafts Verlag. Böhl, J. (2001). “Wissensmanagement im klein- und mittelständischen Unternehmen der Einzel- und Kleinserienfertigung”. Diss. München: Technische Universität München. Borenich, A. u. a. (2014). “Unterstützung des Angebotsprozesses eines Automobilzulieferers durch ein Produktionsmodell mit mehreren Gewerken”. In: Logistische Modellierung: 2. Wissenschaftlicher Industrielogistik-Dialog in Leoben (WilD), S. 57. Boysen, N. (2007). “Produktionsplanung bei Variantenfließfertigung”. In: Operations Rese- arch Proceedings 2006. Springer, S. 11–15. Boysen, N., M. Fliedner und A. Scholl (2007). “Produktionsplanung bei Variantenfließferti- gung: Planungshierarchie und Elemente einer hierarchischen Planung”. In: Zeitschrift für Betriebswirtschaft 77.7-8, S. 759–793. Boysen, N., U. Golle und F. Rothlauf (2011). “The car resequencing problem with pull-off tables”. In: BuR-Business Research 4.2, S. 276–292. Boysen, N. u. a. (2015). “Part logistics in the automotive industry: Decision problems, litera- ture review and research agenda”. In: European Journal of Operational Research 242.1, S. 107–120. Bozer, Y. und L. McGinnis (1992). “Kitting versus line stocking: a conceptual framework and a descriptive model”. In: International Journal of Production Economics 28.1, S. 1–19. Brüggemeier, M. (2007). “Neue Perspektiven und Forschungsbedarf für einen aufgeklärten Gewährleistungsstaat auf der Basis von E-Government”. In: VM Verwaltung & Manage- ment 13.2, S. 79–85. Brunner, F. J. (2008). Japanische Erfolgskonzepte: KAIZEN, KVP, Lean Production Manage- ment, Total Productive Maintenance, Shopfloor Management, Toyota Production Manage- ment. München: Hanser. Bruns, R. (2007). “Flurförderzeuge”. In: Dubbel: Taschenbuch für den Maschinenbau. Hrsg. von K.-H. Grote und J. Feldhusen. Berlin, Heidelberg: Springer, U43–U50. Bruns, R. (2011). “Flurförderzeuge”. In: Dubbel: Taschenbuch für den Maschinenbau. Hrsg. von K.-H. Grote und J. Feldhusen. Berlin, Heidelberg: Springer, U44–U51. Bruns, R. u. a. (2011). “Stetigförderer”. In:Dubbel: Taschenbuch für denMaschinenbau. Hrsg. von K.-H. Grote und J. Feldhusen. Berlin, Heidelberg: Springer, U55–U83. Buhse, W., Hrsg. (2008). Enterprise 2.0 - Die Kunst, loszulassen. Berlin: Rhombos. Bullinger, H.-J. und M. M. Lung (1994). Planung der Materialbereitstellung in der Montage. Wiesbaden: Springer. Bullinger, H.-J., D. Rieth und H. P. Euler (1993). Planung entkoppelter Montagesysteme: Puffer in der Montage. Stuttgart: Teubner. 185 Consulting, M. M. (2004). Future Automotive Industry Structure (FAST) 2015 - die neue Ar- beitsteilung in der Automobilindustrie. Frankfurt am Main: VDA. Conway, R. u. a. (1988). “The role of work-in-process inventory in serial production lines”. In: Operations research 36.2, S. 229–241. Corsten, H., M. Reiß und J. Becker (1999). Betriebswirtschaftslehre. Hrsg. von H. Corsten und J. Becker. München: Oldenburg. Daimler (2015). „Intelligente Produktion“: Mercedes-Benz Werk Ludwigsfelde setzt auf neue Technologien und Effizienz in der Transporter-Fertigung. URL: http://media.daimler. com/marsMediaSite/de/instance/ko/Intelligente- Produktion- Mercedes- Benz- Werk - Ludwigsfelde - setzt - auf - neue - Technologien - und - Effizienz - in - der - Transporter-Fertigung.xhtml?oid=9914864 (besucht am 11. 05. 2017). Dangelmaier, W. (2003). Produktion und Information: System und Modell. Springer-Verlag. Dannenberg, J. (2005). “Von der Technik zum Kunden”. In: Markenmanagement in der Au- tomobilindustrie. Hrsg. von B. Gottschalk. Gabler, S. 33–58. Davis, S. M. (1988). Vorgriff auf die Zukunft. Freiburg im Breisgau: Haufe. De Toni, A. und S. Tonchia (1998). “Manufacturing flexibility: a literature review”. In: Interna- tional journal of production research 36.6, S. 1587–1617. Deechongkit, S. und R. Srinon (2009). “Three alternatives approaches of material supply in assembly line: A comparative study”. In: Asia Pacific Industrial Engineering &Management System, Kitakyushu, Japan, S. 2062–2069. de Jong, H. und G. Pawellek (1989). “Just-in-time Produktion / Neue Lager- und Pufferfunk- tionen sind Voraussetzung für marktorientiertes Arbeiten”. In: Handelsblatt 013, S. 23. Dekker, R. u. a. (2013). Reverse logistics: quantitative models for closed-loop supply chains. Springer Science & Business Media. Deloitte (2014). Umbruch in der Automobilzulieferindustrie: Standortoptimierung und Sour- cing. online. URL: https://www2.deloitte.com/content/dam/Deloitte/de/Documents/ finance/CF-Umbruch-in-der-Automobilzuliefererindustrie-2014.pdf (besucht am 17. 03. 2017). Dickmann, P. (2009). Schlanker Materialfluss: mit Lean Production, Kanban und Innovatio- nen. VDI. Berlin: Springer. Diehlmann, J. und J. Häcker (2010). Automobilmanagement: die Automobilhersteller im Jah- re 2020. München: Oldenbourg. Diez,W. (2005). “Strategiewahl”. In:Markenmanagement in der Automobilindustrie. Springer, S. 123–142. Diez, W., S. Reindl und H. Brachat, Hrsg. (2016). Grundlagen der Automobilwirtschaft: das Standardwerk der Automobilbranche. München: Springer. DIN 6730 (2011). Papier und Pappe - Begriffe. Deutsche Norm. DIN. 186 DIN EN 13199-1 (2000). Verpackung - Kleinladungsträgersysteme - Teil 1: Allgemeine An- forderungen und Prüfverfahren. Deutsche Norm. Normenausschuss Verpackungswesen im DIN. DIN EN 13698-1 (2004). Produktspezifikationen für Paletten. Deutsche Norm. Normenaus- schuss Verpackungswesen im DIN. DIN EN ISO 9000 (2005). Qualitätsmanagementsysteme, Grundlagen und Begriffe. Techn. Ber. DIN Deutsches Institut für Normung e.V. Dörmer, J. (2013). “Produktionsprogrammplanung bei variantenreicher Fließproduktion”. Diss. Technische Universität Berlin. Dörnhöfer, M. (2016). “Entwicklung eines modularen Kennzahlensystems für die Automobil- logistik im Kontext der schlanken Logistik”. Diss. Technische Universität München. Dörnhöfer, M. und W. Günthner (2015). “Kennzahlensysteme für die schlanke Logistik”. In: ZWF 11.110. Eley, M. (2012). Simulation in der Logistik: Einführung in die Erstellung ereignisdiskreter Modelle unter Verwendung des Werkzeuges ”Plant Simulation”. Springer. Elkin, M. (2006). “Peak performance”. In: Automotive Logistics May/June, S. 24–28. ElMaraghy, H. A. (2005). “Flexible and reconfigurable manufacturing systems paradigms”. In: International journal of flexible manufacturing systems 17.4, S. 261–276. Elmqvist, H., F. E. Cellier undM. Otter (1993). “Object-OrientedModeling Of Hybrid Systems”. In: Proc. 1993 European Simulation Symposium, S. 31–41. Emde, S. und N. Boysen (2012). “Optimally locating in-house logistics areas to facilitate JIT- supply of mixed-model assembly lines”. In: International Journal of Production Economics 135.1, S. 393–402. Emde, S., M. Fliedner und N. Boysen (2012). “Optimally loading tow trains for just-in-time supply of mixed-model assembly lines”. In: IIE Transactions 44.2, S. 121–135. Endres, E. und T. Wehner (2006). “Störungen zwischenbetrieblicher Kooperation - Eine Fallstudie zum Grenzstellenmanagement in der Automobilindustrie”. In: Management von Netzwerkorganisationen: Beiträge aus der „Managementforschung“. Wiesbaden: Gabler, S. 309–353. Engeil, S., I. Hoffmann und L. Sapronowa (1997). “Chaos in einfachen kontinuierlich diskre- ten dynamischen Systemen”. In: at-Automatisierungstechnik 45.9, S. 399–406. Esch, F.-R. u. a. (2013). “Die Komplexität managen”. In: Strategie und Technik des Automo- bilmarketing. Springer, S. 411–442. eurostat (2017). EU and other major players in world-wide trade in motor cars, 2012 and 2015. online. URL: http://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index. php/File:EU_and_other_major_players_in_world-wide_trade_in_motor_cars, _2012_and_2015_(EUR_million).png (besucht am 05. 03. 2017). 187 Eversheim, W. und I. Abels (2003). “Simulationsgestützte Personaleinsatzplanung in der Pkw-Endmontage”. In: Simulation in der Automobilproduktion. Springer, S. 61–70. Feldhusen, J., G. Pahl und W. Beitz, Hrsg. (2013). Pahl/Beitz Konstruktionslehre: Methoden und Anwendung erfolgreicher Produktentwicklung. Berlin: Springer Vieweg. Fil’o, M. u. a. (2013). “PLM Systems and Tecnomatix Plant Simulation, a Description of the Environment, Control Elements, Creation Simulations and Models”. In: American Journal of Mechanical Engineering 1.7, S. 165–168. Fleischmann, B., S. Ferber und P. Henrich (2006). “Strategic planning of BMW’s global pro- duction network”. In: Interfaces 36.3, S. 194–208. Foith-Förster, P. und T. Bauernhansl (2015). “Changeable and reconfigurable assembly sys- tems - A structure planning approach in automotive manufacturing”. In: 15. Internationales Stuttgarter Symposium. Springer, S. 1173–1192. Freye, D. (1997). “Reihenfolgeplanung in einem variantenreichen Fließfertigungssystem: ein qualitativer Ansatz aus der Automobilindustrie”. Diss. Universität Göttingen. Friedli, T. und G. Schuh (2012). “Management globaler Produktionsnetzwerke”. In: Wettbe- werbsfähigkeit der Produktion an Hochlohnstandorten. Springer, S. 185–224. Fröming, J. (2009). Ein Konzept zur Simulation wissensintensiver Aktivitäten in Geschäfts- prozessen. GITO mbH Verlag. Gairing, F. (2009). “Loslassen”. In: Automotive Agenda 2.3, S. 74–77. Garibotto, G. u. a. (1998). “Industrial exploitation of computer vision in logistic automation: autonomous control of an intelligent forklift truck”. In: Robotics and Automation, 1998. Pro- ceedings. 1998 IEEE International Conference on. Bd. 2. IEEE, S. 1459–1464. Gehr, F. und B. Hellingrath (2007). Logistik in der Automobilindustrie: innovatives Supply Chain Management für wettbewerbsfähige Zulieferstrukturen. VDI. Berlin: Springer. Gleißner, H. und C. Femerling (2008). Logistik: Grundlagen - Übungen - Fallbeispiele. Sprin- ger. Golz, J. (2014). Materialbereitstellung bei Variantenfließlinien in der Automobilendmontage. Wiesbaden: Springer. Golz, J. u. a. (2012). “Part feeding at high-variant mixed-model assembly lines”. In: Flexible Services and Manufacturing Journal 24.2, S. 119–141. Göpfert, I. (2016). Logistik der Zukunft - Logistics for the Future. Wiesbaden: Springer. Göpfert, I., D. Braun und M. Schulz (2013). Automobillogistik: Stand und Zukunftstrends. Springer-Verlag. Göpfert, I. und M. Schulz (2017). “Strategien des Variantenmanagements als Bestandteil einer logistikgerechten Produktentwicklung - Eine Untersuchung am Beispiel der Automo- bilindustrie”. In: Automobillogistik. Springer, S. 391–403. 188 Götz, A. (2007). “Zukunftsstandort Deutschland”. In: Automobilproduktion, Ausgabe 2, S. 16– 19. Grinninger, J. (2012). “Schlanke Produktionssteuerung zur Stabilisierung von Auftragsfolgen in der Automobilproduktion”. Diss. Universität München. Große-Heitmeyer, V. (2004). “Logistik”. In: Variantenbeherrschung in der Montage. Hrsg. von H.-P. Wiendahl. Springer, S. 67–76. Grünert, M. (2010). “Die Automobilindustrie im Lichte der Transaktionskostentheorie: eine Analyse der optimalen Ausgestaltung und Verteilung der Produktion, Forschung und Ent- wicklung sowie Logistik”. Diss. Hamburg: Universität Marburg. Grunewald, M. (2015). “Planung von Milkruns in der Beschaffungslogistik der Automobilin- dustrie: ein Ansatz zur Integration von Bestandsmanagement und Tourenplanung”. Diss. Wiesbaden: Technische Universität Braunschweig. Grünz, L. (2004). “Ein Modell zur Bewertung und Optimierung der Materialbereitstellung”. Diss. Universität Dortmund. Gudehus, T. (2004). Logistik: Grundlagen - Strategien - Anwendungen. Berlin: Springer. Gudehus, T. (2006). Dynamische Disposition: Strategien zur optimalen Auftrags- und Be- standsdisposition. VDI. Berlin: Springer. Günthner,W. (2007). “NeueWege in der Automobillogistik”. In:Die Vision der Supra-Adaptivität, Berlin ua. Günthner, W. A. (2008). “Ereignisorientierte Logistik - Ein neuer Ansatz zur Steuerung von Logistiksystemen”. In: Beiträge zu einer Theorie der Logistik. Hrsg. von P. Nyhuis. Berlin: Springer. Günthner, W. A. (2013). Schlanke Logistikprozesse: Handbuch für den Planer. Berlin: Sprin- ger Vieweg. Günthner, W. und J. Boppert (2013). Lean Logistics: methodisches Vorgehen und praktische Anwendung in der Automobilindustrie. Springer-Verlag. Günthner, W. und E. Klenk (2012). Stand und Entwicklung von Routenzugsystemen für den innerbetrieblichen Materialtransport. München: fml Lehrstuhl für Fördertechnik Material- fluss Logistik. Günthner, W. u. a. (2010). Internet der Dinge in der Intralogistik. Springer. Günthner, W. u. a. (2011). “Lager- und Systemtechnik”. In: Dubbel: Taschenbuch für den Maschinenbau. Hrsg. von K.-H. Grote und J. Feldhusen. Springer. Gupta, S. M., Y. A. Al-Turki und R. F. Perry (1999). “Flexible kanban system”. In: International Journal of Operations & Production Management 19.10, S. 1065–1093. Güttner, A. und T. Sommer-Dittrich (2008). “Current issues at OEMs and suppliers”. In: Build To Order. Hrsg. von G. Parry. Springer, S. 55–73. 189 Hartel, D. H. (2015). Projektmanagement in der Logistik: Praxisleitfaden mit Beispielen aus Industrie, Handel und Dienstleistung. Wiesbaden: Springer Gabler. Haun, M. (2014). Cognitive Computing: Steigerung des systemischen Intelligenzprofils. Ber- lin: Springer Vieweg. Hebezeuge Fördermittel (2017). “100 Jahre Gabelstapler”. In: Hebezeuge Fördermittel 03, S. 14. Heinecker, M. (2006). “Methodik zur Gestaltung und Bewertung wandelbarer Materialfluss- systeme”. Diss. München. Herlyn, W. und W. Herlyn (2012). PPS im Automobilbau. Carl Hanser Verlag. Hernández Morales, R. (2003). “Systematik der Wandlungsfähigkeit in der Fabrikplanung”. Diss. Universität Hannover. Hesse, S. (1993). Handhabungsmaschinen: Grundlagen und Prinzipien in Aufbau, Funktion, Baugruppen, Programmierung und Steuerung. Würzburg: Vogel. Hesse, S. (2006). “Automatische Montagemaschinen”. In: Montage in der industriellen Pro- duktion: Ein Handbuch für die Praxis. Hrsg. von B. Lotter und H.-P. Wiendahl. Springer, S. 219–308. Hesse, S. (2012). “Automatische Montagemaschinen”. In: Montage in der industriellen Pro- duktion: Ein Handbuch für die Praxis. Hrsg. von B. Lotter und H.-P. Wiendahl. Springer, S. 195–272. Hessenberger, M. und H.-C. Krcal (1997). Innovative Logistik: Versorgungsstrategien, Stand- ortkonzepte, Steuerungselemente. Wiesbaden: Gabler. Hofmann, E. und H. Bachmann (2006). Behälter-Management in der Praxis: State-of-the- Art und Entwicklungstendenzen bei der Steuerung von Ladungsträgerkreisläufen; [die St. Galler Behälter-Management-Studie]. Hamburg: Dt. Verkehrs-Verl. Hofmann, E. u. a. (2011). “Handlungsbedarf: Von der Finanz-undWirtschaftskrise zur „Working Capital-Falle “”. In: Wege aus der Working Capital-Falle. Springer, S. 1–7. Hofmann, M. und K.-H. Wehking (2016). “Montage- und Logistik-FTF für die Automobilmon- tage der Zukunft”. In: Hebezeuge Fördermittel, Forschungskatalog Flurförderzeuge. Holweg, M. und F. Pil (2004). The second century: reconnecting customer and value chain through build-to-order; moving beyondmass and lean production in the auto industry. Cam- bridge, Mass.: MIT Press. Holweg, M. und F. Pil (2005). “Flexibility first: keeping the automotive supply chain responsive through build-to-order”. In: Industrial Engineer 37.6, S. 46–52. Holzhauser, L. (2016). Strategische Kundenanalyse in mittelgroßen Familienunternehmen: eine Analyse in der Automobilzulieferindustrie. Wiesbaden: Springer Gabler. Hrdliczka, V. u. a. (1997). “Leitfaden für Simulationsbenutzer in Produktion und Logistik”. In: ASIM Mitteilungen 58. 190 Hüttenrauch, M. und M. Baum (2008a). “Die Lösung des Konfliktes: Modularisierung”. In: Effiziente Vielfalt: Die dritte Revolution in der Automobilindustrie. Hrsg. vonM. Hüttenrauch und M. Baum. Springer, S. 127–169. Hüttenrauch, M. und M. Baum (2008b). Effiziente Vielfalt: die dritte Revolution in der Auto- mobilindustrie. Springer-Verlag. Hwang, B.-G. u. a. (2009). “Measuring the impact of rework on construction cost perfor- mance”. In: Journal of Construction Engineering and Management 135.3, S. 187–198. IFOY (2016). IFOY AWARD 2016. online. URL: http://www.ifoy.org/en/ifoy-2016- en/winners-2016 (besucht am 19. 09. 2016). Ihme, J. (2006). Logistik im Automobilbau: Logistikkomponenten und Logistiksysteme im Fahrzeugbau. Hanser Verlag. Jörgl, T. (2017). “Die Bayerischen Intralogistik-Werke”. In: Logistik heute 1-2, S. 28–33. Jünemann, R. (1989). Materialfluß und Logistik. Springer Berlin. Kadachi, M. (2004). “Kriterien für eine simulationskonforme Abbildung von Materialflusssys- temen”. Diss. Technische Universität München. Kampker, A. (2014). Elektromobilproduktion. Berlin: Springer Vieweg. Kara, S. und B. Kayis (2004). “Manufacturing flexibility and variability: an overview”. In: Jour- nal of Manufacturing Technology Management 15.6, S. 466–478. Kildridge, M. und L. Wester (1963). “The assembly line model mix sequencing problem”. In: Proceedings of the 3rd Industrial Conference on Operations Research, Oslo. Kirstein, S. (2009). “Unternehmensreputation: Corporate Social Responsibility als strategi- sche Option für deutsche Automobilhersteller?” Diss. Wiesbaden: Universität Hohenheim. Klaus, P. und W. Krieger (2012). Gabler lexikon logistik: management logistischer netzwerke und flüsse. Springer-Verlag. Kleinhenz, G., S. Heblich und R. Gold (2006). Das BMW-Werk Regensburg: wirtschaftliche und soziale Vernetzung in der Region. Wiss.-Verlag Rothe. Klippel, B. (1993). Raumsysteme der europäischen Automobilindustrie: Bestimmungsfakto- ren und Entwicklung der räumlichen Strukturen der europäischen Pkw-Produktion. Mün- chen: Huss. Klug, F. (2006). “Synchronised automotive logistics: an optimal mix of pull and push principles in automotive supply networks”. In: Logistics Research Network Conference Proceedings, Newcastle, S. 187–191. Klug, F. (2008). “Gestaltungsprinzipien einer schlanken Logistik”. In: ZfAW–Zeitschrift für die gesamte Wertschöpfungskette Automobilwirtschaft 11.4. Klug, F. (2010). Logistikmanagement in der Automobilindustrie: Grundlagen der Logistik im Automobilbau. Springer-Verlag. 191 Klug, F. (2011). “Aktuelle Trends in der Automobillogistik”. In: Zeitschrift für die gesamte Wertschöpfungskette der Automobilwirtschaft (ZfAW) 3, S. 60–68. Klug, F. (2014). “Produktivitätssteigerung durch synchronisierte Logistikprozesse”. In: Indus- trie Management 30. Knauer, M. (2009). “Bilevel-Optimalsteuerung mittels hybrider Lösungsmethoden am Bei- spiel eines deckengeführten Regalbediengerätes in einem Hochregallager”. Diss. Univer- sität Bremen. Koch, A., V. Rueckel u. a. (2003). “Potential von Prozessinformationen für frühe Phasen im Produktentstehungsprozess”. In: DFX 2003: Proceedings of the 14th Symposium on De- sign for X, Neukirchen/Erlangen, Germany, 13.-14.10. 2003. Koch, H. und E. Gericke (1986). “Produktplanung und Produktionsforschung für die Montage von Automobilen”. In: Zeitschrift für wirtschaftliche Fertigung 81.4, S. 180–184. Koether, R. (2012). Distributionslogistik: effiziente Absicherung der Lieferfähigkeit. Wiesba- den: Springer Gabler. Köhler, R. (1997). “Disposition und Materialbereitstellung bei komplexen variantenreichen Kleinserienprodukten”. Diss. Technische Universität München. Košturiak, J. und M. Gregor (1995). Simulation von Produktionssystemen. Wien [u.a.]: Sprin- ger. Köth, C. (2010). “Das neue Premium”. In: Automobil Industrie 55, S. 22–25. Krause, F. (2007). “Stetigförderer”. In: Dubbel: Taschenbuch für den Maschinenbau. Hrsg. von K.-H. Grote und J. Feldhusen. Berlin, Heidelberg: Springer, U54–U80. Krcal, H.-C. u. a. (2008). “Strategische Implikationen einer geringen Fertigungstiefe für die Automobilindustrie”. In: ZFBF: Schmalenbachs Zeitschrift für Betriebswirtschaftliche For- schung 60, S. 778. Krog, E.-H. und K. Statkevich (2008). “Kundenorientierung und Integrationsfunktion der Lo- gistik in der Supply Chain der Automobilindustrie”. In: Das Beste der Logistik. Springer, S. 185–195. Küber, C. u. a. (2016). “Method for a Cross-architecture Assembly Line Planning in the Au- tomotive Industry with Focus on Modularized, Order Flexible, Economical and Adaptable Assembly Processes”. In: Procedia CIRP 57, S. 339–344. Kuhn, A., Hrsg. (1993).Handbuch Simulationsanwendungen in Produktion und Logistik. Fort- schritte in der Simulationstechnik ; 7. Braunschweig: Vieweg. Kuhn, A., Hrsg. (2002). Schneller Produktionsanlauf von Serienprodukten: Ergebnisbericht der Untersuchung fast ramp-up. Dortmund: Verl. Praxiswissen. Kuhn, A. und B. Hellingrath (2002). Supply Chain Management: optimierte Zusammenarbeit in der Wertschöpfungskette. Berlin: Springer. 192 Kuhn, A. u. a. (2011a). “Modellgestütztes Planen und kollaboratives Experimentieren für ro- buste Distributionssysteme”. In: Hrsg. von D. Spath. GITO mbH Verlag, S. 177–198. Kuhn, E., V. Lange und P. Zimmermann (2011b). Paletten-Management: Leitfaden für die Praxis. München: Vogel. Lackner, E. und H. Zsifkovits (2006). “Die Rolle von Behältern in der Supply Chain”. In: Char- genverfolgung:Möglichkeiten, Grenzen und Anwendungsgebiete. Hrsg. vonC. Engelhardt- Nowitzki. Wiesbaden: Dt. Univ.-Verl. Lai, K.-h. (2009). Just-in-time logistics. Hrsg. von T. C. E. Cheng. Farnham: Gower. Landau, K., Hrsg. (2004). Montageprozesse gestalten: Fallbeispiele aus Ergonomie und Or- ganisation. Stuttgart: Ergonomia-Verl. Larsson, A. (2002). “The development and regional significance of the automotive industry: supplier parks in Western Europe”. In: International Journal of Urban and Regional Rese- arch 26.4, S. 767–784. Law, A. M. und D. Kelton (1991). Simulation modeling and analysis. New York: McGraw-Hill. Lawrenz, O. (2001). Supply Chain Management: Konzepte, Erfahrungsberichte und Strate- gien auf dem Weg zu digitalen Wertschöpfungsnetzen. Braunschweig: Vieweg. Lehmann, S. (2002). “Globale Produktions- und Logistikkonzepte für die Automobilindustrie: Entwicklung und Analyse unter Berücksichtigung von ökonomischen, technologischen und kulturellen Aspekten”. Diss. Universität Paderborn. Li, J. (2004). “Throughput analysis in automotive paint shops: a case study”. In: IEEE Tran- sactions on Automation Science and Engineering 1.1, S. 90–98. Liebl, F. (1995). Simulation: problemorientierte Einführung. München: Oldenbourg. Linn, R. (2017). Förderketten und Kettenräder: Grundlagen, Weiterentwicklung und Anwen- dungsbeispiele. Wiesbaden: Springer Vieweg. Lochmahr, A., Hrsg. (2016). Praxishandbuch Grüne Automobillogistik. Wiesbaden: Springer. Lödding, H. (2001). “Dezentrale Bestandsorientierte Fertigungsregelung”. Diss. Universität Hannover. Lödding, H. (2008). Verfahren der Fertigungssteuerung: Grundlagen, Beschreibung, Konfi- guration. VDI. Berlin: Springer. Löffler, C. (2011). “Systematik der strategischen Strukturplanung für eine wandlungsfähige und vernetzte Produktion der variantenreichen Serienfertigung”. Diss. Universität Stutt- gart. Lorenzer, T. (2011). “Wandelbarkeit in der Serienfertigung durch rekonfigurierbareWerkzeug- maschinen”. Diss. Zürich, Eidgen. Techn. Hochschule. Lotter, B. und H.-P. Wiendahl (2006).Montage in der industriellen Produktion: Ein Handbuch für die Praxis. Hrsg. von B. Lotter und H.-P. Wiendahl. Springer-Verlag. 193 MacDuffie, J. P., K. Sethuraman und M. Fisher (1996). “Product Variety and Manufacturing Performance: Evidence from the International Automotive Assembly Plant Study”. In: Ma- nagement Science 42.3, S. 350–369. Mangram, M. E. (2012). “The globalization of Tesla Motors: a strategic marketing plan ana- lysis”. In: Journal of Strategic Marketing 20.4, S. 289–312. Martin, H. (2011). Transport-und Lagerlogistik: Planung, Struktur, Steuerung und Kosten von Systemen der Intralogistik. Wiesbaden. Martin, H. (2014). Transport- und Lagerlogistik: Planung, Struktur, Steuerung und Kosten von Systemen der Intralogistik. Wiesbaden: Springer Vieweg. materialfluss.de (2016).META und Safelog: Zukunftsfähige Kombi. online. URL: http://www. materialfluss.de/forder-und-hebetechnik/regalbediengerate/zukunftsfahige- kombi/ (besucht am 10. 05. 2016). Mathar, H.-J. und J. Scheuring (2012). Unternehmenslogistik. Compendio Bildungsmedien AG. Mattern, F. und H. Mehl (1989). “Diskrete Simulation - Prinzipien und Probleme der Effizienz- steigerung durch Parallelisierung”. In: Informatik Spektrum 12.4, S. 198–210. Meißner, S. (2009). “Logistische Stabilität in der automobilen Variantenfließfertigung”. Diss. Technische Universität München. Meyr, H. (2004). “Supply chain planning in theGerman automotive industry”. In:ORSpectrum 26.4, S. 447–470. Middendorf, P. u. a. (2016). “ARENA2036 - DigitPro: Development of a virtual process chain”. In: 16. Internationales Stuttgarter Symposium: Automobil- und Motorentechnik. Hrsg. von M. Bargende, H.-C. Reuss und J. Wiedemann. Wiesbaden: Springer, S. 505–516. Monden, Y. (2012). Toyota production system: an integrated approach to just-in-time. Boca Raton: CRC Press. Mosquet, X. u. a. (2011). “Powering autos to 2020: the era of the electric car”. In: Boston Consulting Group. Mößmer, H., M. Schedlbauer und W. Günthner (2007). “Die automobile Welt im Umbruch”. In: Neue Wege in der Automobillogistik. Hrsg. von W. Günthner. Springer, S. 3–15. Motzer, D. (2015). Strukturalternative für die Aggregateaufrüstung einer automobilen Ferti- gung: Konzeption und Evaluation eines Montagesystems. Wiesbaden: Springer Gabler. Müller, E. (2014). “Planen und Entscheiden”. In: Qualitätsmanagement für Unternehmer und Führungskräfte. Springer, S. 5–19. Noche, B. (2006). Simulationsinstrumente in Produktion und Logistik - eine Marktübersicht. Forum Digitale Logistik LogiMAT 2006. Stuttgart. Nof, S. Y. u. a. (2006). “From plant and logistics control to multi-enterprise collaboration”. In: Annual Reviews in Control 30.1, S. 55–68. 194 Nyhuis, P., Hrsg. (2008). Beiträge zu einer Theorie der Logistik. Berlin: Springer. Nyhuis, P., T. Heinen und M. Brieke (2007). “Adequate and economic factory transformability and the effects on logistical performance”. In: International Journal of Flexible Manufactu- ring Systems 19.3, S. 286–307. Nyhuis, P., G. Reinhart und E. Abele (2008). “Wandlungsfähige Produktionssysteme: Theo- retischer Hintergrund zur Wandlungsfähigkeit von Produktionssystemen”. In: Werkstatts- technik online 98.1-2. Nyhuis, P., H.-P. Wiendahl und C. Wagner (2012). “Materialbereitstellung in der Montage”. In: Montage in der industriellen Produktion. Hrsg. von B. Lotter und H.-P. Wiendahl. Springer, S. 285–313. Oertli-Cajacob, P. (1977). Praktische Wirtschaftskybernetik. München: Hanser. Ohlendorf, M. (2006). “Simulationsgestützte Planung und Bewertung von Demontagesyste- men”. Diss. Technische Universität Braunschweig. Ohno, T. (2009). Das Toyota-Produktionssystem. Campus Verlag. OICA (1998). Production Statistics. URL: http://www.oica.net/category/production- statistics/1998-statistics/ (besucht am 02. 02. 2017). OICA (2010). Production Statistics. URL: http://www.oica.net/category/production- statistics/2010-statistics/ (besucht am 02. 02. 2017). OICA (2014). Production Statistics. URL: http://www.oica.net/category/production- statistics/2014-statistics/ (besucht am 02. 02. 2017). OICA (2016). Production Statistics. URL: http://www.oica.net/category/production- statistics/ (besucht am 02. 02. 2017). Ōno, T. (1988). Toyota production system: beyond large-scale production. Cambridge, Mass.: Productivity Press. Ostertag, R. (2008). “Supply-Chain-Koordination im Auslauf in der Automobilindustrie: Ko- ordinationsmodell auf Basis von Fortschrittszahlen zur dezentralen Planung bei zentraler Informationsbereitstellung”. Diss. Universität Augsburg. Overmeyer, L. (2011). “Weitere Unstetigförderer”. In: Dubbel: Taschenbuch für den Maschi- nenbau. Hrsg. von K.-H. Grote und J. Feldhusen. Berlin, Heidelberg: Springer, U51–U51. Parry, G., Hrsg. (2008). Build to order: the road to the 5-day car. London: Springer. Pawellek, G. (2007). Produktionslogistik: Planung, Steuerung, Controlling. München: Han- ser. Pfeiffer, S. (2008). “Flexible Standardisierung und ganzheitliche Produktionssysteme - erfah- rungsförderlich”. In: Montage braucht Erfahrung: Erfahrungsbasierte Wissensarbeit in der Montage. Hrsg. von W. Adami, C. Lang und S. Pfeiffer. Rainer Hampp Verlag, S. 143–167. Pfohl, H.-C. (2004). Logistiksysteme: Betriebswirtschaftliche Grundlagen. Springer-Verlag. 195 Pfohl, H.-C. (2010). Logistiksysteme: Betriebswirtschaftliche Grundlagen. Springer-Verlag. Pfrang, W. (1990). “Rechnergestützte und graphische Planung manueller und teilautomati- sierter Arbeitsplätze”. Diss. Berlin: Technische Universität München. Pleschak, F. (1988). Flexible Automatisierung: wirtschaftliche Gestaltung und Einsatzvorbe- reitung. Zürich: Verl. Industrielle Organisation. Plowman, E. (1964). Lectures on elements of business logistics, Graduate School of Busi- ness. Pohl, S. (2006). “Ein auf unscharfer Wertbaumanalyse basierendes Konzept zur Unterstüt- zung der Verifikation, Validierung und Akkreditierung von Modellen und Simulationen”. Diss. Universität der Bundeswehr München. Porsche AG (2016). Die Montage. online. URL: https://www.porsche- leipzig.com/ produktion/montage/ (besucht am 05. 08. 2016). Proff, H. und H. Proff (2013). “Zunehmende Kompetenzverzerrung im Wettbewerb zwischen Herstellern und Zulieferern — Vorsprung durch Kompetenzentwicklung im vertikalen Wett- bewerb”. In: Dynamisches Automobilmanagement: Strategien für international tätige Au- tomobilunternehmen im Übergang in die Elektromobilität. Hrsg. von H. Proff und H. Proff. Wiesbaden: Gabler Verlag, S. 265–294. Pröpster, M. (2016). Methodik zur kurzfristigen Austaktung variantenreicher Montagelinien am Beispiel des Nutzfahrzeugbaus. München: Herbert Utz Verlag. Rabe, M., S. Spieckermann und S. Wenzel (2008). Verifikation und Validierung für die Simu- lation in Produktion und Logistik: Vorgehensmodelle und Techniken. Springer Science & Business Media. Rahman, N. A. A., S. M. Sharif und M. M. Esa (2013). “Lean manufacturing case study with Kanban system implementation”. In: Procedia Economics and Finance 7, S. 174–180. Regensburg, B. (2016). Unser Jubiläum. URL: http://www.bmwgroup- werke.com/de/ regensburg.html (besucht am 26. 07. 2016). Rémond-Tiedrez, I. (2009). “Recession in the EU-27: output measures”. In: Eurostat: Statis- tics in focus 17. Rennemann, T. (2007). “Logistische Lieferantenauswahl in globalen Produktionsnetzwerken : Rahmenbedingungen, Aufbau und Praxisanwendung eines kennzahlenbasierten Ent- scheidungsmodells am Beispiel der Automobilindustrie”. Diss. Wiesbaden: Katholische Universität Eichstätt. Richter, M. (2006). “Gestaltung der Montageorganisation”. In: Montage in der industriellen Produktion. Hrsg. von B. Lotter und H.-P. Wiendahl. Springer, S. 95–125. Rinza, T. und J. Boppert (2007). “Logistik im Zeichen zunehmender Entropie”. In:NeueWege in der Automobillogistik. Hrsg. von W. Günthner. Springer, S. 17–28. 196 Röder, A. und B. Tibken (2006). “A methodology for modeling inter-company supply chains and for evaluating a method of integrated product and process documentation”. In: Euro- pean Journal of Operational Research 169.3, S. 1010–1029. Röhrig, M. (2002). “Variantenbeherrschung mit hochflexiblen Produktionsendstufen”. Diss. Düsseldorf: Universität Hannover. Roos, H. J. und S. Coskun (2011). Standardisierte RFID Systeme in der Automobilindustrie: Abschlussbericht, Mai 2002. Berlin: epubli. Roscher, J. (2008). “Bewertung von Flexibilitätsstrategien für die Endmontage in der Auto- mobilindustrie”. Diss. Universität Stuttgart. Rosenthal, A. (2016). “Ganzheitliche Bewertung modularer Ladungsträgerkonzepte”. Diss. Wiesbaden: Otto von Guericke Universität Magdeburg. Rothlauf, J. (2010). Total Quality Management in Theorie und Praxis: zum ganzheitlichen Unternehmensverständnis. München: Oldenbourg. Sanz, F. J. G., K. Semmler und J. Walther (2007). Die Automobilindustrie auf dem Weg zur globalen Netzwerkkompetenz. Springer. Sauerbier, T. (1999). Theorie und Praxis von Simulationssystemen: eine Einführung für Inge- nieure und Informatiker; mit Programmbeispielen und Projekten aus der Technik. Studium Technik. Braunschweig: Vieweg. Saurwein, R. G. (1996). “Gruppenorientierte Fertigungsstrukturen im Maschinenbau”. Diss. Opladen: Universität Bochum. Schaack, L. (1973). VW-WerkWolfsburg, Presse- und Informationsamt der Bundesregierung - Bildbestand. Schedlbauer, M. J. (2008). “Adaptive Logistikplanung auf Basis eines standardisierten, pro- zessorientierten Bausteinkonzepts”. Diss. Universität München. Scheel, B. und A. Chilian (2007). “Schlanke Logistik- und Produktionsmethoden”. In: Die Automobilindustrie auf dem Weg zur globalen Netzwerkkompetenz: Effiziente und flexi- ble Supply Chains erfolgreich gestalten. Hrsg. von F. J. Garcia Sanz, K. Semmler und J. Walther. Berlin, Heidelberg: Springer, S. 299–321. Schenk, M. und S. Wirth (2004). Fabrikplanung und Fabrikbetrieb: Methoden für die wand- lungsfähige und vernetzte Fabrik. Berlin: Springer. Schlott, S. (2005). “Wahnsinn mit Methode”. In: Automobil Produktion 1, S. 38–42. Schneeweiß, C. (1992). Planung. Bd. 2: Konzepte der Prozess- undModellgestaltung. Berlin: Springer. Scholl, A. (2008). “Grundlagen der modellgestützen Planung”. In: Handbuch Logistik. Hrsg. von D. Arnold u. a. Springer. Scholl, A. (1999). “Balancing and sequencing of assembly lines”. Diss. Techn Hochschschule Darmstadt. 197 Scholtissek, S. (2004). “Die dritte Revolution der Wertschöpfung”. In: Handelsblatt. Scholz-Reiter, B. und S. Sowade (2011). “Wandlungsfähigkeit durch selbststeuernde Produk- tionssysteme”. In: Industrie Management 27. Schomburg, E. (1980). “Entwicklung eines betriebstypologischen Instrumentariums zur sys- tematischen Ermittlung der Anforderungen an EDV-gestützte Produktionsplanungs- und -steuerungssysteme im Maschinenbau”. Diss. Technische Hochschule Aachen. Schraft, R. u. a. (1999). “Planung von Produktionssystemen”. In: Eversheim, Walter und Schuh, Günther, S. 10-36–10-72. Schuh, G., Hrsg. (2008). Anlaufmanagement in der Automobilindustrie erfolgreich umsetzen: ein Leitfaden für die Praxis. VDI. Berlin: Springer. Schulte, C. (2013). Logistik: Wege zur Optimierung der Supply Chain. München: Vahlen. Schulte, G. (1996). Material- und Logistikmanagement. München: Oldenbourg. Schulze, L. und U. Weber (1987). “Die Einbindung konventioneller Flurförderzeuge in ein CIM-Konzept”. In: Der Betriebsleiter 4, S. 12–18. Seidel, K. und A. Gerber (2011). Nachhaltige Verpackung von Bio-Lebensmitteln: Ein Leitfa- den für Unternehmen. Berlin. Bund Ökologischer Lebensmittelwirtschaft e.V. Seidl, K. und R. Baron (2015). “Porsche AG–Projekt Warenausgang Achsen imWerk Zuffen- hausen”. In: Projektmanagement in der Logistik. Springer, S. 181–201. Severin, D. u. a. (2007). “Grundlagen”. In:Dubbel: Taschenbuch für denMaschinenbau. Hrsg. von K.-H. Grote und J. Feldhusen. Berlin, Heidelberg: Springer, U2–U31. Shannon, R. E. (1975). Systems simulation: the art and science. Englewood Cliffs, N.J.: Prentice-Hall. Sillekens, T., A. Koberstein und L. Suhl (2011). “Aggregate production planning in the auto- motive industry with special consideration of workforce flexibility”. In: International Journal of Production Research 49.17, S. 5055–5078. Sinn, H.-W. (2005).Basar-Ökonomie Deutschland: Exportweltmeister oder Schlusslicht?Mün- chen: IFO, Institut für Wirtschaftsforschung. Söllner, A. (2008). Einführung in das Internationale Management: eine institutionenökonomi- sche Perspektive. Wiesbaden: Gabler. Sommer, T. (2015). “Entwicklung und Bewertung von Lagerstrategien zur Steigerung der En- ergieeffizienz in automatischen Hochregallagern unter Beachtung des Umschlags”. Diss. Stuttgart: Universität Stuttgart. Sorge, N.-V. (2016). Diese Länder planen Verbot für Diesel und Benziner. online. URL: http: //www.manager-magazin.de/unternehmen/autoindustrie/abgasskandal-mehrere- laender-planen-verbrenner-verbot-a-1087099.html (besucht am 05. 11. 2016). Spath, D. (2008). Organisatorische Wandlungsfähigkeit produzierender Unternehmen: Un- ternehmenserfahrungen, Forschungs-und Transferbedarfe. Fraunhofer-IRB-Verlag. 198 Squire, B. u. a. (2004). “Mass customization: the key to customer value?” In: Production Planning & Control 15.4, S. 459–471. SSI-Schäfer (2017a). Regale zur Materialbereitstellung. URL: http://www.ssi-schaefer. de/lagertechnik/bereitstellregale.html (besucht am 10. 05. 2017). SSI-Schäfer (2017b). Stahlblechkästen und Stahlblechbehälter. URL: http://www.ssi- schaefer . de / lagertechnik / kaesten - und - behaelter / unsere - produkte / stahl - blechkaesten-und-behaelter.html (besucht am 04. 05. 2017). SSI-Schäfer (2014). Explore a world of high efficiency. URL: http://www.ssi-schaefer. de / news - infocenter / aktuelles / single / article / explore _ a _ world _ of _ high _ efficiency (besucht am 10. 05. 2017). SSI-Schäfer (2016). KLT Behälter. URL: http://www.ssi-schaefer.de/klt-behaelter. html (besucht am 09. 04. 2017). Staab, T. u. a. (2016). “Efficiency in in-plant milk-run systems - The influence of routing stra- tegies on system utilization and process stability”. In: Journal of Simulation 10.2, S. 137– 143. Staeblein, T. und K. Aoki (2015). “Planning and scheduling in the automotive industry: A com- parison of industrial practice at German and Japanese makers”. In: International Journal of Production Economics 162, S. 258–272. Statista (2016a). Umsätze der wichtigsten Industriebranchen in Deutschland in den Jahren 2013 und 2014. URL: http://de.statista.com/statistik/daten/studie/241480/ umfrage/umsaetze-der-wichtigsten-industriebranchen-in-deutschland/ (besucht am 09. 12. 2012). Statista (2016b). Umsätze der wichtigsten Industriebranchen in Deutschland in den Jahren 2013 und 2014. URL: http://de.statista.com/statistik/daten/studie/3777/ umfrage/umsatz-im-deutschen-maschinenbau-seit-1991/ (besucht am 09. 12. 2016). Steegmüller, D. (2014). “Wandlungsfähige Produktionssysteme für den Automobilbau der Zukunft”. In: Industrie 4.0 in Produktion, Automatisierung und Logistik. Springer, S. 103– 119. Steven, M. (2015). Produktionslogistik. Stuttgart: Kohlhammer. Stowasser, J. M. u. a. (1980). Der kleine Stowasser: lateinisch - deutsches Schulwörterbuch. G. Freytag. Straube, F. und H.-C. Pfohl (2008). Trends und Strategien in der Logistik: globale Netzwerke im Wandel; Umwelt, Sicherheit, Internationalisierung, Menschen. Hamburg: DVV Media Group, Dt. Verkehrs-Verl. Suhl, L. und T. Mellouli (2013). Optimierungssysteme: Modelle, Verfahren, Software, Anwen- dungen. Berlin: Springer Gabler. Sunarjo, M. F. und I. Meinhardt (2007). “Dimensionierung von Entkopplungspuffern in dyna- mischen Fertigungsprozessen mittels Warteschlangen”. In: Logistics Journal. 199 Taylor, F. W. (1911). The principles of scientific management. Harper. ten Hompel, M. (2011). Taschenlexikon Logistik: Abkürzungen, Definitionen und Erläuterun- gen der wichtigsten Begriffe aus Materialfluss und Logistik. Hrsg. von V. Heidenblut und M. ten Hompel. Berlin, Heidelberg: Springer. ten Hompel, M. und T. Schmidt (2005). Warehouse management: Automatisierung und Or- ganisation von Lager- und Kommissioniersystemen. Berlin: Springer. ten Hompel, M. und T. Schmidt (2013). Warehouse Management: Automatisierung und Or- ganisation von Lager-und Kommissioniersystemen. Springer-Verlag. ten Hompel, M., T. Schmidt und L. Nagel (2007). Materialflusssysteme: Förder- und Lager- technik. Berlin: Springer. Tiedtke, J. (2007). Allgemeine BWL. Wiesbaden: Gabler. Töpfer, A., Hrsg. (2007). Six Sigma: Konzeption und Erfolgsbeispiele für praktizierte Null- Fehler-Qualität. Berlin: Springer. Ullrich, G. (2014). Fahrerlose Transportsysteme: eine Fibel - mit Praxisanwendungen - zur Technik - für die Planung. Wiesbaden: Springer Vieweg. Unruh, V. (2014). “Abschied von der Linie”. In: Hebezeuge Fördermittel, Jg 54.11-12, S. 666– 668. Urban, G. undM. Stirzel (2006). “Bewertung vonNetzwerkszenarien für eineGlobale Logistik– Eine betriebswirtschaftliche Herausforderung für das weltweite Automobilgeschäft”. In:Die Supply Chain von morgen–Lieferfähigkeit im globalen Unternehmen. Hrsg. von W. Dan- gelmaier. Bd. 2006. Paderborn, S. 1–12. Vahrenkamp, R. und H. Kotzab (2012). Logistik: Management und Strategien. München: Ol- denbourg. Vahrenkamp, R. und C. Siepermann (2004). Produktionsmanagement. München: Olden- bourg. Vahs, D. und R. Burmester (2005). Innovationsmanagement: von der Produktidee zur erfolg- reichen Vermarktung. Stuttgart: Schäffer-Poeschel. VDA (2008). Jahresbericht 2008. Hrsg. von V. der Automobilindustrie (VDA). Berlin. URL: https://www.vda.de/de/services/Publikationen/jahresbericht-2008.html (be- sucht am 20. 11. 2016). VDA (2010). Jahresbericht 2010. Hrsg. von V. der Automobilindustrie (VDA). Berlin. URL: https://www.vda.de/de/services/Publikationen/jahresbericht-2010.html (be- sucht am 20. 11. 2016). VDA (2016). Jahresbericht 2016. Hrsg. von V. der Automobilindustrie (VDA). Berlin. URL: https://www.vda.de/de/services/Publikationen/jahresbericht-2016.html (be- sucht am 20. 01. 2017). 200 VDA 4500 (2006). Kleinladungsträger (KLT)-System. Hrsg. von V. der Automobilindustrie (VDA). VDA. VDA 4525 (2009).Standardisierte Einwegverpackung für Seecontainer-Anwendungen. Hrsg. von V. der Automobilindustrie (VDA). VDA. VDA-Empfehlung 5010 (2008). Standardbelieferungsformen in der Automobilindustrie. Hrsg. von V. der Automobilindustrie (VDA). VDI 2411 (1970). VDI-Richtlinie: VDI 2411 Begriffe und Erläuterungen im Förderwesen. Stan- dard. Verein Deutscher Ingenieure (VDI). VDI 2510 (2005). Fahrerlose Transportsysteme (FTS). Berlin: Beuth-Verlag. VDI 3300 (1973).Materialfluß-Untersuchungen. Standard. Verein Deutscher Ingenieure (VDI). VDI 3590 (1993). VDI-Richtlinie: 3590 Blatt 1 Kommissioniersysteme - Grundlagen. VDI 3630 (2006). Automatische Kleinteilelager (AKL). Standard. Verein Deutscher Ingenieu- re (VDI). VDI 3633 (2013). VDI-Richlinie: VDI 3633. Simulation von Logistik-, Materialfluß- und Pro- duktionssystemen–Begriffsdefinitionen. VDI 3633-1 (2000). VDI-Richlinie: VDI 3633-1. Simulation von Logistik-, Materialfluß- und Produktionssystemen - Grundlagen. VDI 3633-3 (1997). VDI-Richlinie: VDI 3633-3. Simulation von Logistik-, Materialfluß- und Produktionssystemen - Experimentplanung und -auswertung. VDI 3643 (1998). VDI-Richtlinie: VDI 3643 Elektro-Hängebahn - Obenläufer. VDI 5200 (2009). VDI-Richtlinie: 5200 Fabrikplanung. VDMA (2004). Forum Intralogistik. Vogel-Heuser, B., T. Bauernhansl und M. ten Hompel, Hrsg. (2017). Handbuch Industrie 4.0. Berlin: Springer Vieweg. Volling, T. (2009). “Auftragsbezogene Planung bei variantenreicher Serienproduktion: eine Untersuchung mit Fallstudien aus der Automobilindustrie”. Diss. Technische Universität Braunschweig. Vorderer, M. u. a. (2016). “CESA 3 R: Highly versatile plug-and-produce assembly system”. In: Automation Science and Engineering (CASE), 2016 IEEE International Conference on. IEEE, S. 745–750. Wagner, B. (2006). Hub&Spoke-Netzwerke in der Logistik: modellbasierte Lösungsansätze für ihr Design. Wiesbaden: Deutscher Univ.-Verl. Wannenwetsch, H., Hrsg. (2008). Intensivtraining Produktion, Einkauf, Logistik und Dienst- leistung: mit Aufgaben und Lösungen. Lehrbuch. Wiesbaden: Gabler. Warnecke, H.-J., H.-G. Löhr und W. Kiener (1975). “Montagetechnik”. In:Mainz: Krausskopf. Warnecke, H.-J. (1999). “Die vollintegrierte Fabrik”. In: Logistik heute 8, S. 41. 201 Wehking, K.-H. und J. Popp (2015a). “Automobilproduktionslogistik - heute, morgen und übermorgen -”. In: 32. Deutscher Logistik-Kongress. Hrsg. von BVL, S. 324–345. Wehking, K.-H. und J. Popp (2015b). “Changes in production logistics for automobile manu- facturing”. In: 15. Internationales Stuttgarter Symposium. Springer, S. 1193–1200. Wehking, K.-H., M. Weber und M. Schröppel (2012a). “Monofunktionale autonome Trans- porteinheiten (1/2)-KaTe-einfach, aber effizient”. In: Hebezeuge Fördermittel 52, S. 1–2. Wehking, K.-H. u. a. (2012b). “Monofunktionale autonome Transporteinheiten (2/2)-Doppel- kufensystem schafft bis zu 1000 kg”. In: Hebezeuge Fördermittel 52, S. 80–82. Wehking, K.-H. (2011). “Aufzüge und Schachtförderanlagen”. In: Dubbel: Taschenbuch für den Maschinenbau. Hrsg. von K.-H. Grote und J. Feldhusen. Berlin, Heidelberg: Springer, U51–U55. Weiss, G. und R. Jakob (2005). Agentenorientierte Softwareentwicklung: Methoden und Tools. Berlin: Springer. Wenzel, S., Hrsg. (2000). Referenzmodelle für die Simulation in Produktion und Logistik. Frontiers in simulation ; 5. Delft: Society for Computer Simulation International. Westkämper, E. (2001). “Modulare Produkte - Modulare Montage”. In: wt Werkstattstechnik 91.8, S. 479–482. Westkämper, E. u. a. (2000). “Ansätze zur Wandlungsfähigkeit von Produktionsunterneh- men.” In: Werkstattstechnik online 90.1-2. Weyer, M. (2002). “Das Produktionssteuerungskonzept Perlenkette und dessen Kennzah- lensystem”. Diss. Universität Karlsruhe. Wiendahl, H.-P. (2002). “Wandlungsfähigkeit - Schlüsselbegriff der zukunftsfähigen Fabrik”. In: wt Werkstattstechnik online 92.4, S. 122–127. Wiendahl, H.-P. (2005). “Some remarks on changeability, reconfigurability and flexibility of manufacturing systems. Paradigms of Manufacturing - A Panel Discussion”. In: 3rd Con- ference on Reconfigurable Manufacturing, Ann Arbor, Michigan, USA. Wiendahl, H.-P. und C. L. Heger (2003). “Justifying Changeability, CIRP 2 International Con- ference on Reconfigurable Manufacturing”. In: Ann Arbor, MI, USA. Wiendahl, H.-P. und C. Heger (2004). “Justifying changeability: a methodical approach to achieving cost effectiveness”. In: The International Journal For Manufacturing Science & Production 6.1, S. 2. Wiendahl, H.-P. und B. Klepsch (2006). “Komplementäre Produkt-und Fabrikmodularisierung als Ansatz zur Komplexitätsbewältigung”. In: ZWF Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbe- trieb 101.6, S. 367–373. Wiendahl, H.-P. u. a. (2007). “Changeable manufacturing-classification, design and operati- on”. In: CIRP Annals-Manufacturing Technology 56.2, S. 783–809. 202 Wildemann, H. (2001).Das Just-in-time-Konzept: Produktion und Zulieferung auf Abruf. Mün- chen: TCW Transfer-Centrum-Verlag. Wilke, M. (2006). “Wandelbare automatisierte Materialflusssysteme für dynamische Produk- tionsstrukturen”. Diss. Universität München. Wittek, K. (2013). Standortübergreifende Programmplanung in flexiblen Produktionsnetzwer- ken der Automobilindustrie. Springer-Verlag. Womack, J., D. Jones und D. Roos (1990). The machine that changed the world. Simon und Schuster. Wullenkord, A., A. Kiefer und M. Sure (2005). Business Process Outsourcing: ein Leitfa- den zur Kostensenkung und Effizienzsteigerung im Rechnungs- und Personalwesen. Mün- chen: Vahlen. Wurch, R. (1982). “Beitrag zur systematischen Materialflussplanung für Komissioniersyste- me”. Diss. Technische Universität Berlin. Zäpfel, G. (1989). Taktisches Produktionsmanagement; Berlin/New York. Walter de Gruyter & Co, Berlin. Zauner, M. und A. Schrempf (2008). Informatik in der Medizintechnik: Grundlagen, Software, computergestützte Systeme. Wien: Springer. Zeile, U. (1995). “Montagestrukturplanung für variantenreiche Serienprodukte”. Diss. Univer- sität Stuttgart.